JP2019029766A - Semiconductor device, optical transmission device, and optical transmission system - Google Patents

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Abstract

To provide a semiconductor device capable of improving signal quality.SOLUTION: In an embodiment, a level conversion device 11 includes transistors MN11 and MN12 receiving differential input signals, a constant current source CC 1 for supplying a constant current to each of the transistors MN11 and MN12, transistors MP11 and MP12 provided respectively corresponding to the transistors MN11 and MN12, a transistor MP 13 current-mirror connected to the transistor MP11, a transistor MP 16 current-mirror connected to the transistor MP12, a variable driving transistor MN13 provided on a current path of the transistor MP13 and configured so that the driving capability can be switched, and a transistor MN 16 current-mirror connected to the variable driving transistor MN 13, and an output signal having a voltage level corresponding to the resistance value of each of the transistors MP16 and MN16 is generated.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、半導体装置、光伝送装置、及び、光伝送システムに関し、例えば消費電力を増大させることなく信号品質を向上させるのに適した半導体装置、光伝送装置、及び、光伝送システムに関する。   The present invention relates to a semiconductor device, an optical transmission device, and an optical transmission system. For example, the present invention relates to a semiconductor device, an optical transmission device, and an optical transmission system suitable for improving signal quality without increasing power consumption.

近年、シリコンフォトニクス分野では、光伝送装置の高速化及び小型化が進んでいる。それに伴って、光伝送装置には、低消費電力であることが求められている。   In recent years, in the field of silicon photonics, optical transmission devices have been increased in speed and size. Accordingly, the optical transmission device is required to have low power consumption.

これまで、光伝送装置は、バイポーラトランジスタにより構成されたレベル変換装置を用いて、100mV程度のCML(Current Mode Logic)レベルの電気信号を、1.0V〜3.3V程度のCMOS(complementary metal oxide semiconductor)レベルの電気信号まで増幅させた後、光信号に変換していた。しかしながら、バイポーラトランジスタには、スイッチング性能が高く、かつ、特性ばらつきが小さい、という特徴があるものの、大電流が流れるため消費電力が増大するという問題があった。   Conventionally, an optical transmission device uses a level conversion device composed of a bipolar transistor to convert a CML (Current Mode Logic) level electric signal of about 100 mV into a CMOS (complementary metal oxide) of about 1.0 V to 3.3 V. After amplifying the electrical signal to a semiconductor level, it was converted to an optical signal. However, although the bipolar transistor has the characteristics that the switching performance is high and the characteristic variation is small, there is a problem that the power consumption increases because a large current flows.

このような問題に対する解決策が特許文献1に開示されている。特許文献1に開示されたレベル変換回路は、バイポーラトランジスタを用いずにMOSトランジスタにより構成されている。それにより、このレベル変換回路は、低消費電力化及び高集積化を実現することができる。   A solution to such a problem is disclosed in Patent Document 1. The level conversion circuit disclosed in Patent Document 1 is configured by a MOS transistor without using a bipolar transistor. Thereby, this level conversion circuit can realize low power consumption and high integration.

特開2006−287797号公報JP 2006-287797 A

しかしながら、特許文献1に開示された構成は、MOSトランジスタにより構成されているため、プロセス、温度、電圧の変動による特性ばらつきにより、信号品質を劣化させてしまうという問題があった。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   However, since the configuration disclosed in Patent Document 1 is composed of MOS transistors, there is a problem that signal quality is deteriorated due to characteristic variations due to variations in process, temperature, and voltage. Other problems and novel features will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.

一実施の形態によれば、半導体装置は、一対の差動入力信号の一方を受ける第1入力トランジスタと、一対の前記差動入力信号の他方を受ける第2入力トランジスタと、前記第1及び前記第2入力トランジスタのそれぞれに定電流を供給する定電流源と、前記第1及び前記第2入力トランジスタのそれぞれに対応して設けられた第1及び第2負荷トランジスタと、前記第1負荷トランジスタにカレントミラー接続され、前記第1負荷トランジスタに流れる電流に比例する第1ミラー電流が流れる第1ミラートランジスタと、前記第2負荷トランジスタにカレントミラー構成され、前記第2負荷トランジスタに流れる電流に比例する第1出力電流が流れる第1出力トランジスタと、前記第1ミラー電流の電流経路上に設けられ、駆動能力が切り替え可能に構成された第1可変駆動トランジスタと、前記第1可変駆動トランジスタにカレントミラー接続され、前記第1ミラー電流に比例する第2出力電流が流れる第2出力トランジスタと、を備え、前記第1及び前記第2出力トランジスタのそれぞれのソース−ドレイン間の抵抗値に応じた電圧レベルの第1出力信号が生成される。   According to one embodiment, a semiconductor device includes: a first input transistor that receives one of a pair of differential input signals; a second input transistor that receives the other of a pair of the differential input signals; A constant current source for supplying a constant current to each of the second input transistors; first and second load transistors provided corresponding to each of the first and second input transistors; and A first mirror transistor that is connected in a current mirror and in which a first mirror current that is proportional to the current that flows in the first load transistor flows, and a current mirror that is configured in the second load transistor and that is proportional to the current that flows in the second load transistor. Provided on the first output transistor through which the first output current flows and the current path of the first mirror current, the driving capability is cut off. A first variable drive transistor configured to be capable of being connected, and a second output transistor connected to the first variable drive transistor in a current mirror and through which a second output current proportional to the first mirror current flows. A first output signal having a voltage level corresponding to the resistance value between the source and drain of each of the first and second output transistors is generated.

前記一実施の形態によれば、信号品質を低下させることなく低消費電力化を実現することが可能な半導体装置、伝送装置、及び、伝送システムを提供することができる。   According to the embodiment, it is possible to provide a semiconductor device, a transmission device, and a transmission system that can realize low power consumption without deteriorating signal quality.

実施の形態1にかかる光伝送システムの構成例を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a configuration example of an optical transmission system according to a first embodiment; 実施の形態1にかかる光伝送システムに設けられたレベル変換装置の構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a level conversion device provided in the optical transmission system according to the first exemplary embodiment; 増幅回路の振幅中心電圧とインバータの閾値電圧との差と、インバータの出力信号と、の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the difference of the amplitude center voltage of an amplifier circuit and the threshold voltage of an inverter, and the output signal of an inverter. 図2に示すレベル変換装置の駆動力調整による信号帯域への影響を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the influence on the signal zone | band by the driving force adjustment of the level converter shown in FIG. 図2に示すレベル変換装置に設けられた可変駆動トランジスタの構成例を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration example of a variable drive transistor provided in the level conversion device shown in FIG. 2. 図2に示すレベル変換装置の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the level converter shown in FIG. 図6に示すレベル変換装置に設けられた可変駆動トランジスタ、温度検出回路及び制御回路の接続関係を示す図である。It is a figure which shows the connection relationship of the variable drive transistor, temperature detection circuit, and control circuit which were provided in the level converter shown in FIG. 温度検出回路の具体的な構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the specific structural example of a temperature detection circuit. 図6に示すレベル変換装置の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the level converter shown in FIG. 実施の形態2にかかるレベル変換装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the level conversion apparatus concerning Embodiment 2. FIG. 図10に示すレベル変換装置に設けられた可変駆動トランジスタの構成例を示す回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a variable drive transistor provided in the level conversion device illustrated in FIG. 10. 図10に示すレベル変換装置の第1変形例を示す図である。It is a figure which shows the 1st modification of the level converter shown in FIG. 図12に示すレベル変換装置に設けられた可変駆動トランジスタ及び温度検出回路の接続関係を示す図である。It is a figure which shows the connection relation of the variable drive transistor and temperature detection circuit which were provided in the level converter shown in FIG. 実施の形態3にかかるレベル変換装置の構成例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of a level conversion apparatus according to a third embodiment. ダミー回路及び閾値電圧生成回路の具体的構成例を示す図である。It is a figure which shows the specific structural example of a dummy circuit and a threshold voltage generation circuit. 実施の形態4にかかるレベル変換装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the level conversion apparatus concerning Embodiment 4. FIG.

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について説明する。なお、図面は簡略的なものであるから、この図面の記載を根拠として実施の形態の技術的範囲を狭く解釈してはならない。また、同一の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. Since the drawings are simple, the technical scope of the embodiments should not be narrowly interpreted based on the description of the drawings. Moreover, the same code | symbol is attached | subjected to the same element and the overlapping description is abbreviate | omitted.

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、応用例、詳細説明、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。   In the following embodiments, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant to each other. Are partly or entirely modified, application examples, detailed explanations, supplementary explanations, and the like. Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number.

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(動作ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数等(個数、数値、量、範囲等を含む)についても同様である。   Further, in the following embodiments, the constituent elements (including operation steps and the like) are not necessarily essential except when clearly indicated and clearly considered essential in principle. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships, etc. of the components, etc., the shapes are substantially the same unless otherwise specified, or otherwise apparent in principle. And the like are included. The same applies to the above numbers and the like (including the number, numerical value, quantity, range, etc.).

<実施の形態1>
図1は、実施の形態1にかかる光伝送システムSYS1の構成例を示すブロック図である。光伝送システムSYS1は、送信側LSI(Large Scale Integration)2と、光伝送装置1と、受信側LSI3と、を備える。光伝送装置1は、レベル変換装置11と、光電変換装置12と、を有する。
<Embodiment 1>
FIG. 1 is a block diagram of a configuration example of the optical transmission system SYS1 according to the first embodiment. The optical transmission system SYS1 includes a transmission side LSI (Large Scale Integration) 2, an optical transmission device 1, and a reception side LSI 3. The optical transmission device 1 includes a level conversion device 11 and a photoelectric conversion device 12.

送信側LSI2は、例えば100mV程度のCMLレベルの電気信号(差動入力信号IN)を出力する。光伝送装置1は、送信側LSI2からのCMLレベルの電気信号を光信号に変換して出力する。より詳細には、光伝送装置1では、レベル変換装置11が、CMLレベルの電気信号のレベルを例えば3.3V程度のCMOSレベルの電気信号に変換し、光電変換装置12が、レベル変換された電気信号を光信号に変換して出力する。光伝送装置1からの光信号は、受信側LSI3によって受信される。受信側LSI3は、受信した光信号を電気信号に変換した後、所定の処理を実行する。   The transmission-side LSI 2 outputs a CML level electrical signal (differential input signal IN) of, for example, about 100 mV. The optical transmission apparatus 1 converts the CML level electrical signal from the transmission-side LSI 2 into an optical signal and outputs it. More specifically, in the optical transmission device 1, the level conversion device 11 converts the level of the CML level electrical signal into a CMOS level electrical signal of about 3.3 V, for example, and the photoelectric conversion device 12 is level-converted. An electrical signal is converted into an optical signal and output. The optical signal from the optical transmission device 1 is received by the receiving-side LSI 3. The receiving-side LSI 3 performs predetermined processing after converting the received optical signal into an electrical signal.

ここで、レベル変換装置11は、高速化及び小型化に伴って、低消費電力であることが求められている。そのため、レベル変換装置11は、バイポーラトランジスタよりも消費電力の小さいトランジスタによって構成されている。以下、具体的に説明する。   Here, the level conversion device 11 is required to have low power consumption as the speed and size are reduced. Therefore, the level conversion device 11 is constituted by a transistor that consumes less power than a bipolar transistor. This will be specifically described below.

(レベル変換装置11の構成例)
図2は、レベル変換装置11の構成例を示す図である。
図2に示すように、レベル変換装置11は、増幅回路PA1及びインバータINV1,INV2を備える。
(Configuration example of level converter 11)
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the level conversion device 11.
As shown in FIG. 2, the level converter 11 includes an amplifier circuit PA1 and inverters INV1 and INV2.

増幅回路PA1は、送信側LSI2から送信されたCMLレベルの差動入力信号INを増幅して、差動出力信号OUTを出力する。インバータINV1は、一対の差動出力信号OUTの一方を論理反転させてCMOSレベルの信号を出力する。インバータINV2は、一対の差動出力信号OUTの他方を論理反転させてCMOSレベルの信号を出力する。   The amplifier circuit PA1 amplifies the CML level differential input signal IN transmitted from the transmission side LSI 2 and outputs a differential output signal OUT. The inverter INV1 logically inverts one of the pair of differential output signals OUT and outputs a CMOS level signal. The inverter INV2 logically inverts the other of the pair of differential output signals OUT and outputs a CMOS level signal.

増幅回路PA1は、トランジスタMN11〜MN16と、トランジスタMP11〜MP16と、定電流源CC1と、を備える。なお、本実施の形態では、トランジスタMN11〜MN16がNチャネルMOSトランジスタであって、トランジスタMP11〜MP16がPチャネルMOSトランジスタである場合を例に説明する。   The amplifier circuit PA1 includes transistors MN11 to MN16, transistors MP11 to MP16, and a constant current source CC1. In the present embodiment, a case where the transistors MN11 to MN16 are N-channel MOS transistors and the transistors MP11 to MP16 are P-channel MOS transistors will be described as an example.

トランジスタMN11,MN12は、入力差動対を構成する入力トランジスタである。トランジスタMN11では、ソースが定電流源CC1の入力端子に接続され、ドレインがノードN1に接続され、ゲートが増幅回路PA1の入力端子INPに接続されている。トランジスタMN12では、ソースが定電流源CC1の入力端子に接続され、ドレインがノードN2に接続され、ゲートが増幅回路PA1の入力端子INNに接続されている。定電流源CC1の出力端子は、接地電圧端子GNDに接続されている。なお、入力端子INPには、一対の差動入力信号INの一方が供給され、入力端子INNには、一対の差動入力信号INの他方が供給されている。   The transistors MN11 and MN12 are input transistors that form an input differential pair. In the transistor MN11, the source is connected to the input terminal of the constant current source CC1, the drain is connected to the node N1, and the gate is connected to the input terminal INP of the amplifier circuit PA1. In the transistor MN12, the source is connected to the input terminal of the constant current source CC1, the drain is connected to the node N2, and the gate is connected to the input terminal INN of the amplifier circuit PA1. The output terminal of the constant current source CC1 is connected to the ground voltage terminal GND. Note that one of the pair of differential input signals IN is supplied to the input terminal INP, and the other of the pair of differential input signals IN is supplied to the input terminal INN.

トランジスタMP11,MP12は、負荷を構成する負荷トランジスタである。トランジスタMP11では、ソースが電源電圧端子VDDに接続され、ドレイン及びゲートがノードN1を介してトランジスタMN11のドレインに接続されている。トランジスタMP12では、ソースが電源電圧端子VDDに接続され、ドレイン及びゲートがノードN2を介してトランジスタMN12のドレインに接続されている。   The transistors MP11 and MP12 are load transistors that constitute a load. In the transistor MP11, the source is connected to the power supply voltage terminal VDD, and the drain and gate are connected to the drain of the transistor MN11 via the node N1. In the transistor MP12, the source is connected to the power supply voltage terminal VDD, and the drain and gate are connected to the drain of the transistor MN12 via the node N2.

トランジスタMP13は、トランジスタMP11にカレントミラー接続されている。具体的には、トランジスタMP13では、ソースが電源電圧端子VDDに接続され、ドレインがノードN3に接続され、ゲートがノードN1に接続されている。   The transistor MP13 is current mirror connected to the transistor MP11. Specifically, in the transistor MP13, the source is connected to the power supply voltage terminal VDD, the drain is connected to the node N3, and the gate is connected to the node N1.

トランジスタMN13は、駆動能力(抵抗値)が可変に構成されたトランジスタであって、ソースが接地電圧端子GNDに接続され、ドレイン及びゲートがノードN3を介してトランジスタMP13のドレインに接続されている。   The transistor MN13 is a transistor having a variable driving capability (resistance value), and has a source connected to the ground voltage terminal GND, and a drain and a gate connected to the drain of the transistor MP13 via the node N3.

トランジスタMP14は、トランジスタMP12にカレントミラー接続されている。具体的には、トランジスタMP14では、ソースが電源電圧端子VDDに接続され、ドレインがノードN4に接続され、ゲートがノードN2に接続されている。   The transistor MP14 is current-mirror connected to the transistor MP12. Specifically, in the transistor MP14, the source is connected to the power supply voltage terminal VDD, the drain is connected to the node N4, and the gate is connected to the node N2.

トランジスタMN14は、駆動能力(抵抗値)が可変に構成されたトランジスタであって、ソースが接地電圧端子GNDに接続され、ドレイン及びゲートがノードN4を介してトランジスタMP14のドレインに接続されている。   The transistor MN14 is a transistor having a variable driving capability (resistance value), and has a source connected to the ground voltage terminal GND, and a drain and a gate connected to the drain of the transistor MP14 via the node N4.

トランジスタMP15,MN15は、増幅回路PA1の一方の出力段に設けられた出力トランジスタである。トランジスタMP15は、トランジスタMP11にカレントミラー接続されている。トランジスタMN15は、トランジスタMN14にカレントミラー接続されている。   The transistors MP15 and MN15 are output transistors provided at one output stage of the amplifier circuit PA1. The transistor MP15 is current mirror connected to the transistor MP11. The transistor MN15 is current-mirror connected to the transistor MN14.

具体的には、トランジスタMP15では、ソースが電源電圧端子VDDに接続され、ドレインが増幅回路PA1の出力端子OUTPに接続され、ゲートがノードN1に接続されている。また、トランジスタMN15では、ソースが接地電圧端子GNDに接続され、ドレインが増幅回路PA1の出力端子OUTPに接続され、ゲートがノードN4に接続されている。なお、出力端子OUTPから外部に一対の差動出力信号OUTの一方が出力される。   Specifically, in the transistor MP15, the source is connected to the power supply voltage terminal VDD, the drain is connected to the output terminal OUTP of the amplifier circuit PA1, and the gate is connected to the node N1. In the transistor MN15, the source is connected to the ground voltage terminal GND, the drain is connected to the output terminal OUTP of the amplifier circuit PA1, and the gate is connected to the node N4. Note that one of the pair of differential output signals OUT is output from the output terminal OUTP to the outside.

トランジスタMP16,MN16は、増幅回路PA1の他方の出力段に設けられた出力トランジスタである。トランジスタMP16は、トランジスタMP12にカレントミラー接続されている。トランジスタMN16は、トランジスタMN13にカレントミラー接続されている。   The transistors MP16 and MN16 are output transistors provided at the other output stage of the amplifier circuit PA1. The transistor MP16 is current mirror connected to the transistor MP12. The transistor MN16 is current mirror connected to the transistor MN13.

具体的には、トランジスタMP16では、ソースが電源電圧端子VDDに接続され、ドレインが増幅回路PA1の出力端子OUTNに接続され、ゲートがノードN2に接続されている。また、トランジスタMN16では、ソースが接地電圧端子GNDに接続され、ドレインが増幅回路PA1の出力端子OUTNに接続され、ゲートがノードN3に接続されている。なお、出力端子OUTNから外部に一対の差動出力信号OUTの他方が出力される。   Specifically, in the transistor MP16, the source is connected to the power supply voltage terminal VDD, the drain is connected to the output terminal OUTN of the amplifier circuit PA1, and the gate is connected to the node N2. In the transistor MN16, the source is connected to the ground voltage terminal GND, the drain is connected to the output terminal OUTN of the amplifier circuit PA1, and the gate is connected to the node N3. Note that the other of the pair of differential output signals OUT is output from the output terminal OUTN to the outside.

(増幅回路PA1の動作)
続いて、増幅回路PA1の動作について説明する。
(Operation of the amplifier circuit PA1)
Next, the operation of the amplifier circuit PA1 will be described.

例えば、差動入力信号INの一方(INP)が他方(INN)より大きい場合、トランジスタMN11に流れる電流I1がトランジスタMN12に流れる電流I2よりも大きくなる。このとき、トランジスタMP15には、電流I1に比例する電流I51が流れ、トランジスタMN15には、電流I2に比例する電流I52が流れるため、差動出力信号OUTの一方(OUTP)の電圧値は大きくなる。他方、トランジスタMP16には、電流I2に比例する電流I61が流れ、トランジスタMN16には、電流I1に比例する電流I62が流れるため、差動出力信号OUTの他方(OUTN)の電圧値は小さくなる。つまり、差動入力信号INの一方(INP)が他方(INN)より大きい場合、差動出力信号OUTの一方(OUTP)が他方(OUTN)よりも大きくなる。   For example, when one (INP) of the differential input signal IN is larger than the other (INN), the current I1 flowing through the transistor MN11 is larger than the current I2 flowing through the transistor MN12. At this time, since the current I51 proportional to the current I1 flows through the transistor MP15 and the current I52 proportional to the current I2 flows through the transistor MN15, the voltage value of one (OUTP) of the differential output signal OUT increases. . On the other hand, since a current I61 proportional to the current I2 flows through the transistor MP16 and a current I62 proportional to the current I1 flows through the transistor MN16, the voltage value of the other (OUTN) of the differential output signal OUT decreases. That is, when one (INP) of the differential input signal IN is larger than the other (INN), one (OUTP) of the differential output signal OUT is larger than the other (OUTN).

それに対し、差動入力信号INの一方(INP)が他方(INN)より小さい場合、トランジスタMN11に流れる電流I1がトランジスタMN12に流れる電流I2よりも小さくなる。このとき、トランジスタMP15には、電流I1に比例する電流I51が流れ、トランジスタMN15には、電流I2に比例する電流I52が流れるため、差動出力信号OUTの一方(OUTP)の電圧値は小さくなる。他方、トランジスタMP16には、電流I2に比例する電流I61が流れ、トランジスタMN16には、電流I1に比例する電流I62が流れるため、差動出力信号OUTの他方(OUTN)の電圧値は大きくなる。つまり、差動入力信号INの一方(INP)が他方(INN)より小さい場合、差動出力信号OUTの一方(OUTP)が他方(OUTN)よりも小さくなる。   On the other hand, when one (INP) of the differential input signal IN is smaller than the other (INN), the current I1 flowing through the transistor MN11 is smaller than the current I2 flowing through the transistor MN12. At this time, since the current I51 proportional to the current I1 flows through the transistor MP15 and the current I52 proportional to the current I2 flows through the transistor MN15, the voltage value of one (OUTP) of the differential output signal OUT becomes small. . On the other hand, since the current I61 proportional to the current I2 flows through the transistor MP16 and the current I62 proportional to the current I1 flows through the transistor MN16, the voltage value of the other (OUTN) of the differential output signal OUT increases. That is, when one (INP) of the differential input signal IN is smaller than the other (INN), one (OUTP) of the differential output signal OUT is smaller than the other (OUTN).

増幅回路PA1の動作についてより具体的に説明する。
差動入力信号INの一方が入力端子INPを介してトランジスタMN11のゲートに印加されると、トランジスタMN11には、差動入力信号INの一方の電位に応じた電流値の電流I1が流れる。それにより、トランジスタMP11にも、電流I1が流れる。トランジスタMP13には、トランジスタMP11に流れる電流I1に比例する電流I3が流れる。本例では、トランジスタMP13がトランジスタMP11と同一サイズになるように構成されている。そのため、トランジスタMP13には、電流I1と同じ電流値の電流I3が流れる。それにより、駆動能力が可変に構成されたトランジスタMN13にも、電流I3が流れる。
The operation of the amplifier circuit PA1 will be described more specifically.
When one of the differential input signals IN is applied to the gate of the transistor MN11 via the input terminal INP, a current I1 having a current value corresponding to one potential of the differential input signal IN flows through the transistor MN11. Thereby, the current I1 also flows through the transistor MP11. A current I3 proportional to the current I1 flowing through the transistor MP11 flows through the transistor MP13. In this example, the transistor MP13 is configured to have the same size as the transistor MP11. Therefore, a current I3 having the same current value as the current I1 flows through the transistor MP13. As a result, the current I3 also flows through the transistor MN13 having a variable driving capability.

トランジスタMN16には、トランジスタMN13に流れる電流I3に比例する電流I62が流れる。本例では、トランジスタMN16がトランジスタMN13と同一サイズになるように構成されている。そのため、トランジスタMN16には、電流I3(即ち、電流I1)と同じ電流値の電流I62が流れる。   A current I62 proportional to the current I3 flowing through the transistor MN13 flows through the transistor MN16. In this example, the transistor MN16 is configured to have the same size as the transistor MN13. Therefore, a current I62 having the same current value as the current I3 (that is, the current I1) flows through the transistor MN16.

また、差動入力信号INの他方が入力端子INNを介してトランジスタMN12のゲートに印加されると、トランジスタMN12には、差動入力信号INの他方の電位に応じた電流値の電流I2が流れる。それにより、トランジスタMP12にも、電流I2が流れる。トランジスタMP16には、トランジスタMP12に流れる電流I2に比例する電流I61が流れる。本例では、トランジスタMP16がトランジスタMP12と同一サイズになるように構成されている。そのため、トランジスタMP16には、電流I2と同じ電流値の電流I61が流れる。   When the other of the differential input signal IN is applied to the gate of the transistor MN12 via the input terminal INN, a current I2 having a current value corresponding to the other potential of the differential input signal IN flows through the transistor MN12. . As a result, the current I2 also flows through the transistor MP12. A current I61 proportional to the current I2 flowing through the transistor MP12 flows through the transistor MP16. In this example, the transistor MP16 is configured to have the same size as the transistor MP12. Therefore, a current I61 having the same current value as the current I2 flows through the transistor MP16.

増幅回路PA1の出力端子OUTNには、電流I61(電流I2に相当)及び電流I62(電流I1に相当)の差電流に応じた値の電圧Vb2が生成される。換言すると、増幅回路PA1の出力端子OUTNには、トランジスタMP16,MN16のそれぞれのソース−ドレイン間の抵抗(オン抵抗)の比によって電源電圧VDDを抵抗分圧した電圧Vb2が生成される。   A voltage Vb2 having a value corresponding to the difference between the current I61 (corresponding to the current I2) and the current I62 (corresponding to the current I1) is generated at the output terminal OUTN of the amplifier circuit PA1. In other words, the output terminal OUTN of the amplifier circuit PA1 generates a voltage Vb2 obtained by dividing the power supply voltage VDD by the resistance (on-resistance) ratio between the source and drain of each of the transistors MP16 and MN16.

そして、インバータINV2は、電圧Vb2を論理反転して出力する。具体的には、インバータINV2は、電圧Vb2が閾値電圧Vth以上の場合に、Lレベルの信号を出力し、電圧Vb2が閾値電圧Vth未満の場合に、Hレベルの信号を出力する。   The inverter INV2 logically inverts and outputs the voltage Vb2. Specifically, the inverter INV2 outputs an L level signal when the voltage Vb2 is equal to or higher than the threshold voltage Vth, and outputs an H level signal when the voltage Vb2 is lower than the threshold voltage Vth.

同様にして、トランジスタMP14には、トランジスタMP12に流れる電流I2に比例する電流I4が流れる。本例では、トランジスタMP14がトランジスタMP12と同一サイズになるように構成されている。そのため、トランジスタMP14には、電流I2と同じ電流値の電流I4が流れる。それにより、駆動能力が可変に構成されたトランジスタMN14にも、電流I4が流れる。   Similarly, a current I4 proportional to the current I2 flowing through the transistor MP12 flows through the transistor MP14. In this example, the transistor MP14 is configured to have the same size as the transistor MP12. Therefore, the current I4 having the same current value as the current I2 flows through the transistor MP14. As a result, the current I4 also flows through the transistor MN14 having a variable driving capability.

トランジスタMN15には、トランジスタMN14に流れる電流I4に比例する電流I52が流れる。本例では、トランジスタMN15がトランジスタMN14と同一サイズになるように構成されている。そのため、トランジスタMN15には、電流I4(即ち、電流I2)と同じ電流値の電流I52が流れる。   A current I52 proportional to the current I4 flowing through the transistor MN14 flows through the transistor MN15. In this example, the transistor MN15 is configured to have the same size as the transistor MN14. Therefore, the current I52 having the same current value as the current I4 (that is, the current I2) flows through the transistor MN15.

また、トランジスタMP15には、トランジスタMP11に流れる電流I1に比例する電流I51が流れる。本例では、トランジスタMP15がトランジスタMP11と同一サイズになるように構成されている。そのため、トランジスタMP15には、電流I1と同じ電流値の電流I51が流れる。   A current I51 proportional to the current I1 flowing through the transistor MP11 flows through the transistor MP15. In this example, the transistor MP15 is configured to have the same size as the transistor MP11. Therefore, a current I51 having the same current value as the current I1 flows through the transistor MP15.

増幅回路PA1の出力端子OUTPには、電流I51(電流I1に相当)及び電流I52(電流I2に相当)の差電流に応じた値の電圧Vb1が生成される。換言すると、増幅回路PA1の出力端子OUTPには、トランジスタMP15,MN15のそれぞれのソース−ドレイン間の抵抗(オン抵抗)の比によって電源電圧VDDを抵抗分圧した電圧Vb1が生成される。   A voltage Vb1 having a value corresponding to the difference between the current I51 (corresponding to the current I1) and the current I52 (corresponding to the current I2) is generated at the output terminal OUTP of the amplifier circuit PA1. In other words, the output terminal OUTP of the amplifier circuit PA1 generates a voltage Vb1 obtained by dividing the power supply voltage VDD by the resistance (on-resistance) ratio between the source and drain of each of the transistors MP15 and MN15.

そして、インバータINV1は、電圧Vb1を論理反転して出力する。具体的には、インバータINV1は、電圧Vb1が閾値電圧Vth以上の場合に、Lレベルの信号を出力し、電圧Vb1が閾値電圧Vth未満の場合に、Hレベルの信号を出力する。   The inverter INV1 logically inverts and outputs the voltage Vb1. Specifically, the inverter INV1 outputs an L level signal when the voltage Vb1 is equal to or higher than the threshold voltage Vth, and outputs an H level signal when the voltage Vb1 is lower than the threshold voltage Vth.

ここで、出力端子OUTNの電圧Vb2の振幅の中心電圧Vb2mと、インバータINV2の閾値電圧Vthとは、理想的には同じであることが望ましい。しかしながら、実際には、プロセス、温度、電圧の変動による特性ばらつきや、定電流源CC1に流れる定電流I12の変動により、振幅中心電圧Vb2mと閾値電圧Vthとの間に許容範囲を超える誤差が生じる可能性がある。この場合、インバータINV2の出力信号のデューティ比が崩れてしてしまうため、信号品質が劣化してしまう。   Here, it is desirable that the center voltage Vb2m having the amplitude of the voltage Vb2 of the output terminal OUTN and the threshold voltage Vth of the inverter INV2 are ideally the same. However, actually, an error exceeding the allowable range occurs between the amplitude center voltage Vb2m and the threshold voltage Vth due to characteristic variations due to process, temperature, and voltage variations, and variations in the constant current I12 flowing through the constant current source CC1. there is a possibility. In this case, since the duty ratio of the output signal of the inverter INV2 is lost, the signal quality is deteriorated.

同様にして、出力端子OUTPの電圧Vb1の振幅の中心電圧Vb1mと、インバータINV1の閾値電圧Vthとは、理想的には同じであることが望ましい。しかしながら、実際には、プロセス、温度、電圧の変動による特性ばらつきや、定電流源CC1に流れる定電流I12の変動により、振幅中心電圧Vb1mと閾値電圧Vthとの間に許容範囲を超える誤差が生じる可能性がある。この場合、インバータINV1の出力信号のデューティ比が崩れてしてしまうため、信号品質が劣化してしまう。   Similarly, it is desirable that the center voltage Vb1m having the amplitude of the voltage Vb1 of the output terminal OUTP and the threshold voltage Vth of the inverter INV1 are ideally the same. However, in practice, an error exceeding the allowable range occurs between the amplitude center voltage Vb1m and the threshold voltage Vth due to characteristic variations due to process, temperature, and voltage fluctuations and fluctuations in the constant current I12 flowing through the constant current source CC1. there is a possibility. In this case, since the duty ratio of the output signal of the inverter INV1 is destroyed, the signal quality is deteriorated.

図3は、振幅中心電圧Vb1m,Vb2mとインバータINV1,INV2の閾値電圧Vthとの間の差と、インバータINV2の出力信号と、の関係を示す図である。   FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the difference between the amplitude center voltages Vb1m and Vb2m and the threshold voltage Vth of the inverters INV1 and INV2 and the output signal of the inverter INV2.

図3に示すように、振幅中心電圧Vb1m,Vb2mとインバータINV1,INV2の閾値電圧Vthとが同じ値を示す場合(図の左側の波形)、インバータINV1,INV2のそれぞれの出力信号のクロスポイントは、電源電圧VDD及び接地電圧GNDの中心電圧を示す。   As shown in FIG. 3, when the amplitude center voltages Vb1m and Vb2m and the threshold voltages Vth of the inverters INV1 and INV2 have the same value (the waveform on the left side of the figure), the cross points of the output signals of the inverters INV1 and INV2 are , The center voltage of the power supply voltage VDD and the ground voltage GND.

それに対し、例えば、振幅中心電圧Vb1m,Vb2mがインバータINV1,INV2の閾値電圧Vthよりも低い場合(図の中央の波形)、インバータINV1,INV2のそれぞれの出力信号のクロスポイントは、電源電圧VDD及び接地電圧GNDの中心電圧よりも低くなる。それにより、インバータINV1,INV2のそれぞれの出力信号のデューティ比が崩れてしまうため、信号品質が劣化してしまう。   On the other hand, for example, when the amplitude center voltages Vb1m and Vb2m are lower than the threshold voltage Vth of the inverters INV1 and INV2 (the central waveform in the figure), the cross points of the output signals of the inverters INV1 and INV2 are the power supply voltage VDD and It becomes lower than the center voltage of the ground voltage GND. As a result, the duty ratios of the output signals of the inverters INV1 and INV2 are lost, so that the signal quality is deteriorated.

また、例えば、振幅中心電圧Vb1m,Vb2mがインバータINV1,INV2の閾値電圧Vthよりも高い場合(図の右側の波形)、インバータINV1,INV2のそれぞれの出力信号のクロスポイントは、電源電圧VDD及び接地電圧GNDの中心電圧よりも低くなる。それにより、インバータINV1,INV2のそれぞれの出力信号のデューティ比が崩れてしまうため、信号品質が劣化してしまう。   Further, for example, when the amplitude center voltages Vb1m and Vb2m are higher than the threshold voltage Vth of the inverters INV1 and INV2 (the waveform on the right side of the figure), the cross points of the output signals of the inverters INV1 and INV2 are the power supply voltage VDD and the ground It becomes lower than the center voltage of the voltage GND. As a result, the duty ratios of the output signals of the inverters INV1 and INV2 are lost, so that the signal quality is deteriorated.

特に、光伝送分野において、例えば25GHz程度で高速動作させた場合、デューティ比崩れが原因でパルス消失やデータエラーが発生する可能性がある。   In particular, in the optical transmission field, when a high-speed operation is performed at, for example, about 25 GHz, there is a possibility that a pulse loss or a data error may occur due to the duty ratio collapse.

そこで、本実施の形態では、トランジスタMN13の駆動能力を調整して、トランジスタMN16のソース−ドレイン間の抵抗(オン抵抗)を調整することにより、出力端子OUTNの電圧Vb2の振幅の中心電圧Vb2mと、インバータINV2の閾値電圧Vthと、の誤差を許容範囲内に抑える。それにより、インバータINV2の出力信号のデューティ比崩れを抑制することができるため、信号品質を向上させることができる。   Therefore, in the present embodiment, by adjusting the driving capability of the transistor MN13 and adjusting the resistance (on-resistance) between the source and drain of the transistor MN16, the center voltage Vb2m having the amplitude of the voltage Vb2 of the output terminal OUTN The error from the threshold voltage Vth of the inverter INV2 is kept within an allowable range. Thereby, since the duty ratio collapse of the output signal of the inverter INV2 can be suppressed, the signal quality can be improved.

同様にして、本実施の形態では、トランジスタMN14の駆動能力を調整して、トランジスタMN15のソース−ドレイン間の抵抗(オン抵抗)を調整することにより、出力端子OUTPの電圧Vb1の振幅の中心電圧Vb1mと、インバータINV1の閾値電圧Vthと、の誤差を許容範囲内に抑える。それにより、インバータINV1の出力信号のデューティ比崩れを抑制することができるため、信号品質を向上させることができる。   Similarly, in the present embodiment, by adjusting the driving capability of the transistor MN14 and adjusting the resistance (on resistance) between the source and drain of the transistor MN15, the center voltage having the amplitude of the voltage Vb1 of the output terminal OUTP is adjusted. An error between Vb1m and the threshold voltage Vth of the inverter INV1 is suppressed within an allowable range. Thereby, since the duty ratio collapse of the output signal of the inverter INV1 can be suppressed, the signal quality can be improved.

このように、本実施の形態にかかるレベル変換装置11は、駆動能力が可変に構成されたトランジスタMN13,MN14を用いることにより、増幅回路PA1の差動出力信号の振幅中心電圧Vb1m,Vb2mと、インバータINV1,INV2の閾値電圧Vthと、の誤差を許容範囲内に抑えることができる。それにより、本実施の形態にかかるレベル変換装置11は、レベル変換された出力信号のデューティ比崩れを抑制することができるため、信号品質を向上させることができる。   As described above, the level conversion device 11 according to the present embodiment uses the transistors MN13 and MN14 that are configured to have variable driving capabilities, thereby using the amplitude center voltages Vb1m and Vb2m of the differential output signal of the amplifier circuit PA1. An error between the inverters INV1 and INV2 and the threshold voltage Vth can be suppressed within an allowable range. Thereby, the level conversion apparatus 11 according to the present embodiment can suppress the duty ratio collapse of the level-converted output signal, so that the signal quality can be improved.

なお、トランジスタMN13,MN14の駆動能力を調整する代わりに、定電流源CC1の電流I12を調整したり、トランジスタMP13,MP14の駆動能力を調整したりすることにより、電圧Vb1,Vb2の振幅中心電圧Vb1m,Vb2mを調整することも可能である。しかしながら、図4に示すように、トランジスタMP13,MP14を調整した場合、差動対出力負荷に直接影響を与えるため増幅回路PA1の信号帯域に与える影響が大きいという問題がある。また、定電流源CC1の定電流I12を調整した場合、増幅回路PA1の消費電流値の増減が大きいため低消費電力化に適していないという問題がある。それに対し、トランジスタMN13,MN14の駆動能力を調整した場合、そのような問題は発生しない。   Instead of adjusting the drive capability of the transistors MN13 and MN14, the amplitude center voltage of the voltages Vb1 and Vb2 is adjusted by adjusting the current I12 of the constant current source CC1 or adjusting the drive capability of the transistors MP13 and MP14. It is also possible to adjust Vb1m and Vb2m. However, as shown in FIG. 4, when the transistors MP13 and MP14 are adjusted, the differential pair output load is directly affected, so that the signal band of the amplifier circuit PA1 is greatly affected. In addition, when the constant current I12 of the constant current source CC1 is adjusted, there is a problem that the increase or decrease in the current consumption value of the amplifier circuit PA1 is large, which is not suitable for reducing power consumption. On the other hand, such a problem does not occur when the driving capabilities of the transistors MN13 and MN14 are adjusted.

(可変駆動トランジスタMN13の具体的構成例)
図5は、可変駆動トランジスタMN13の具体的構成例を示す図である。
(Specific configuration example of variable drive transistor MN13)
FIG. 5 is a diagram illustrating a specific configuration example of the variable drive transistor MN13.

図5に示すように、可変駆動トランジスタMN13は、トランジスタMN131と、n個(nは自然数)のトランジスタTr11〜Tr1nと、n個のスイッチ素子SW11〜SW1nと、を備える。なお、本実施の形態では、トランジスタMN131及びトランジスタTr11〜Tr1nが何れもNチャネルMOSトランジスタである場合を例に説明する。   As shown in FIG. 5, the variable drive transistor MN13 includes a transistor MN131, n (n is a natural number) transistors Tr11 to Tr1n, and n switch elements SW11 to SW1n. In this embodiment, the case where the transistor MN131 and the transistors Tr11 to Tr1n are all N-channel MOS transistors will be described as an example.

トランジスタMN131では、ソースが接地電圧端子GNDに接続され、ドレイン及びゲートがノードN3に接続されている。各トランジスタTr11〜Tr1nでは、ソースが接地電圧端子GNDに接続され、ドレインがノードN3に接続され、ゲートがスイッチ素子SW11〜SW1nの第1端子に接続されている。各スイッチ素子SW11〜SW1nでは、第2端子がノードN3に接続され、第3端子が接地電圧端子GNDに接続され、制御端子に外部からの制御信号S1が供給される。   In the transistor MN131, the source is connected to the ground voltage terminal GND, and the drain and gate are connected to the node N3. In each of the transistors Tr11 to Tr1n, the source is connected to the ground voltage terminal GND, the drain is connected to the node N3, and the gate is connected to the first terminals of the switch elements SW11 to SW1n. In each of the switch elements SW11 to SW1n, the second terminal is connected to the node N3, the third terminal is connected to the ground voltage terminal GND, and the control signal S1 from the outside is supplied to the control terminal.

例えば、制御信号S1により各スイッチ素子SW11〜SW1nの第1端子(各トランジスタTr11〜Tr1nのゲート側の端子)を第2端子(ノードN3側の端子)に接続した場合、各トランジスタTr11〜Tr1nは、ゲートにノードN3の電圧が印加されるためオンする。それにより、可変駆動トランジスタMN13のソース(接地電圧端子GND)及びドレイン(ノードN3)間の抵抗値は小さくなる。つまり、可変駆動トランジスタMN13の駆動能力は大きくなる。   For example, when the first terminal (the gate side terminal of each transistor Tr11 to Tr1n) of each switch element SW11 to SW1n is connected to the second terminal (the terminal on the node N3 side) by the control signal S1, each transistor Tr11 to Tr1n is Since the voltage of the node N3 is applied to the gate, the transistor is turned on. Thereby, the resistance value between the source (ground voltage terminal GND) and the drain (node N3) of the variable drive transistor MN13 is reduced. That is, the drive capability of the variable drive transistor MN13 is increased.

それに対し、制御信号S1により各スイッチ素子SW11〜SW1nの第1端子を第3端子(接地電圧端子GND側の端子)に接続した場合、各トランジスタTr11〜Tr1nは、ゲートに接地電圧GNDが印加されるためオフする。それにより、可変駆動トランジスタMN13のソース及びドレイン間の抵抗値は大きくなる。つまり、可変駆動トランジスタMN13の駆動能力は小さくなる。   On the other hand, when the first terminals of the switch elements SW11 to SW1n are connected to the third terminal (terminal on the ground voltage terminal GND side) by the control signal S1, the ground voltage GND is applied to the gates of the transistors Tr11 to Tr1n. To turn off. As a result, the resistance value between the source and drain of the variable drive transistor MN13 increases. That is, the drive capability of the variable drive transistor MN13 is reduced.

要するに、n個のトランジスタTr11〜Tr1nうちオンするトランジスタの数が多くなるほど、可変駆動トランジスタMN13の駆動能力は大きくなり、オンするトランジスタの数が少なくなるほど、可変駆動トランジスタMN13の駆動能力は小さくなる。   In short, the drive capability of the variable drive transistor MN13 increases as the number of transistors turned on among the n transistors Tr11 to Tr1n increases, and the drive capability of the variable drive transistor MN13 decreases as the number of transistors turned on decreases.

そこで、例えば、振幅中心電圧Vb2mがインバータINV2の閾値電圧Vthよりも低い場合、トランジスタTr11〜Tr1nうちオンするトランジスタの数を増やすことにより、可変駆動トランジスタMN13の駆動能力を大きくする。それにより、ノードN3の電圧が低くなるため、トランジスタMN16のオン抵抗は大きくなる。その結果、振幅中心電圧Vb2mを上昇させて閾値電圧Vthに近づけることができる。他方、振幅中心電圧Vb2mがインバータINV2の閾値電圧Vthよりも高い場合、トランジスタTr11〜Tr1nうちオンするトランジスタの数を減らすことにより、可変駆動トランジスタMN13の駆動能力を小さくする。それにより、ノードN3の電圧が高くなるため、トランジスタMN16のオン抵抗は小さくなる。その結果、振幅中心電圧Vb2mを降下させて閾値電圧Vthに近づけることができる。   Therefore, for example, when the amplitude center voltage Vb2m is lower than the threshold voltage Vth of the inverter INV2, the drive capability of the variable drive transistor MN13 is increased by increasing the number of transistors that are turned on among the transistors Tr11 to Tr1n. As a result, the voltage at the node N3 decreases, and the on-resistance of the transistor MN16 increases. As a result, the amplitude center voltage Vb2m can be raised to approach the threshold voltage Vth. On the other hand, when the amplitude center voltage Vb2m is higher than the threshold voltage Vth of the inverter INV2, the drive capability of the variable drive transistor MN13 is reduced by reducing the number of transistors that are turned on among the transistors Tr11 to Tr1n. As a result, the voltage at the node N3 increases, and the on-resistance of the transistor MN16 decreases. As a result, the amplitude center voltage Vb2m can be lowered to approach the threshold voltage Vth.

なお、図5に示す可変駆動トランジスタMN13は、早い応答性能を有するため、負荷容量が増加した場合でも直接信号帯域に与える影響を小さくすることができる。そのため、本構成は、高帯域回路に適している。   Since the variable drive transistor MN13 shown in FIG. 5 has a quick response performance, the influence on the direct signal band can be reduced even when the load capacity increases. Therefore, this configuration is suitable for a high bandwidth circuit.

可変駆動トランジスタMN14の構成については、基本的には可変駆動トランジスタMN13の場合と同じであるため、その説明を省略する。   Since the configuration of the variable drive transistor MN14 is basically the same as that of the variable drive transistor MN13, the description thereof is omitted.

(レベル変換装置11の変形例)
図6は、レベル変換装置11の変形例をレベル変換装置11aとして示す図である。
図7は、レベル変換装置11aに設けられた可変駆動トランジスタMN13、温度検出回路111及び制御回路112の接続関係を示す図である。
(Modification of level converter 11)
FIG. 6 is a diagram showing a modification of the level conversion device 11 as a level conversion device 11a.
FIG. 7 is a diagram illustrating a connection relationship among the variable drive transistor MN13, the temperature detection circuit 111, and the control circuit 112 provided in the level conversion device 11a.

図6に示すように、レベル変換装置11aは、増幅回路PA1、インバータINV1,INV2に加えて、温度検出回路111及び制御回路112をさらに備える。   As shown in FIG. 6, the level conversion device 11a further includes a temperature detection circuit 111 and a control circuit 112 in addition to the amplifier circuit PA1 and the inverters INV1 and INV2.

温度検出回路111は、増幅回路PA1又はその周辺領域の温度を検出する回路であって、温度変化に応じて電圧値が線形変化する検出電圧Vdetを出力する。   The temperature detection circuit 111 is a circuit that detects the temperature of the amplifier circuit PA1 or its peripheral region, and outputs a detection voltage Vdet whose voltage value linearly changes in accordance with the temperature change.

((温度検出回路111の具体的構成例))
図8は、温度検出回路111の具体的構成例を示す回路図である。
図8に示すように、温度検出回路111は、抵抗素子R1〜R3と、バイポーラトランジスタTr1〜Tr3と、オペアンプOP1と、を備える。
((Specific configuration example of temperature detection circuit 111))
FIG. 8 is a circuit diagram illustrating a specific configuration example of the temperature detection circuit 111.
As shown in FIG. 8, the temperature detection circuit 111 includes resistance elements R1 to R3, bipolar transistors Tr1 to Tr3, and an operational amplifier OP1.

抵抗素子R1〜R3は、電源電圧端子VDDと接地電圧端子GNDとの間に直列に設けられている。バイポーラトランジスタTr1〜Tr3は、ベース−コレクタ間が接続されており、抵抗素子R1〜R3とともに、電源電圧端子VDDと接地電圧端子GNDとの間に直列に設けられている。オペアンプOP1の非反転入力端子には、抵抗素子R1〜R3と、バイポーラトランジスタTr1〜Tr3と、の間のノードN11の電圧が供給され、オペアンプOP1の反転入力端子には、オペアンプOP1の出力電圧(検出電圧)Vdetがフィードバックして供給される。それにより、オペアンプOP1は、ノードN11の電圧を検出電圧Vdetとして出力する。   Resistance elements R1 to R3 are provided in series between power supply voltage terminal VDD and ground voltage terminal GND. The bipolar transistors Tr1 to Tr3 are connected between the base and the collector, and are provided in series between the power supply voltage terminal VDD and the ground voltage terminal GND together with the resistance elements R1 to R3. The voltage of the node N11 between the resistance elements R1 to R3 and the bipolar transistors Tr1 to Tr3 is supplied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP1, and the output voltage of the operational amplifier OP1 ( Detection voltage) Vdet is fed back and supplied. Thereby, the operational amplifier OP1 outputs the voltage of the node N11 as the detection voltage Vdet.

なお、温度検出回路111の構成は、図8に示す構成に限られず、同等の機能を有する他の構成に適宜変更可能である。   Note that the configuration of the temperature detection circuit 111 is not limited to the configuration illustrated in FIG. 8 and can be appropriately changed to another configuration having an equivalent function.

制御回路112は、例えばADコンバータであって、アナログの検出電圧Vdetをデジタルの制御信号S1に変換して出力する。そして、図7に示すように、制御信号S1により可変駆動トランジスタMN13の駆動能力が制御される。また、図7には示されていないが、制御信号S2により可変駆動トランジスタMN14の駆動能力が制御される。   The control circuit 112 is, for example, an AD converter, and converts the analog detection voltage Vdet into a digital control signal S1 and outputs it. As shown in FIG. 7, the drive capability of the variable drive transistor MN13 is controlled by the control signal S1. Although not shown in FIG. 7, the drive capability of the variable drive transistor MN14 is controlled by the control signal S2.

レベル変換装置11aのその他の構成及び動作については、レベル変換装置11の場合と同様であるため、その説明を省略する。   Since the other configuration and operation of the level conversion device 11a are the same as those of the level conversion device 11, description thereof is omitted.

レベル変換装置11aは、レベル変換装置11の場合と同等程度の効果を奏することができる。ここで、レベル変換装置11aは、温度変化に応じて可変駆動トランジスタMN13,MN14の駆動能力を変化させることにより、温度が変化した場合でも、振幅中心電圧Vbm1,Vbm2と、インバータINV1,INV2の閾値電圧Vthと、の間の誤差を自動的に許容範囲内に抑えることができる。それにより、本実施の形態にかかるレベル変換装置11aは、レベル変換された出力信号のデューティ比崩れを抑制することができるため、信号品質を向上させることができる。   The level conversion device 11 a can achieve the same effect as the level conversion device 11. Here, the level converter 11a changes the drive capability of the variable drive transistors MN13 and MN14 according to the temperature change, so that the amplitude center voltages Vbm1 and Vbm2 and the thresholds of the inverters INV1 and INV2 are changed even when the temperature changes. An error between the voltage Vth and the voltage Vth can be automatically suppressed within an allowable range. Thereby, the level conversion device 11a according to the present embodiment can suppress the duty ratio collapse of the level-converted output signal, so that the signal quality can be improved.

本実施の形態では、温度検出回路111、制御回路112、増幅回路PA1及びインバータINV1,INV2が同一の半導体チップ上に形成されている場合を例に説明しているが、これに限られない。温度検出回路111、制御回路112、増幅回路PA1及びインバータINV1,INV2は、それぞれ異なる半導体チップ上に形成されていてもよい。以下、図9を参照して、簡単に説明する。   In this embodiment, the case where the temperature detection circuit 111, the control circuit 112, the amplifier circuit PA1, and the inverters INV1 and INV2 are formed on the same semiconductor chip is described as an example. However, the present invention is not limited to this. The temperature detection circuit 111, the control circuit 112, the amplifier circuit PA1, and the inverters INV1 and INV2 may be formed on different semiconductor chips. Hereinafter, a brief description will be given with reference to FIG.

(レベル変換装置11aの変形例)
図9は、レベル変換装置11aの変形例をレベル変換装置11bとして示す図である。図9に示すように、レベル変換装置11bでは、温度検出回路111、増幅回路PA1及びインバータINV1,INV2が同一の半導体チップCHP1上に形成され、制御回路113が半導体チップCHP1の外部に設けられている。本実施の形態では、MCU(マイクロコントローラ)113の機能の一部が、制御回路112として用いられている。
(Modification of level converter 11a)
FIG. 9 is a diagram showing a modification of the level conversion device 11a as a level conversion device 11b. As shown in FIG. 9, in the level converter 11b, the temperature detection circuit 111, the amplifier circuit PA1, and the inverters INV1 and INV2 are formed on the same semiconductor chip CHP1, and the control circuit 113 is provided outside the semiconductor chip CHP1. Yes. In this embodiment, a part of the function of the MCU (microcontroller) 113 is used as the control circuit 112.

レベル変換装置11bのその他の構成及び動作については、レベル変換装置11の場合と同様であるため、その説明を省略する。   Since the other configuration and operation of the level conversion device 11b are the same as those of the level conversion device 11, description thereof is omitted.

図9に示すレベル変換装置11bのように、構成要素の一部が半導体チップCHP1の外部に設けられていてもよい。   Like the level conversion device 11b shown in FIG. 9, some of the constituent elements may be provided outside the semiconductor chip CHP1.

<実施の形態2>
図10は、実施の形態2にかかるレベル変換装置21の構成例を示す図である。なお、レベル変換装置21は、レベル変換装置11に対応する。
<Embodiment 2>
FIG. 10 is a diagram of a configuration example of the level conversion device 21 according to the second embodiment. The level conversion device 21 corresponds to the level conversion device 11.

図10に示すように、レベル変換装置21は、増幅回路PA2と、インバータINV1,INV2と、を備える。増幅回路PA2は、増幅回路PA1と比較して、可変駆動トランジスタMN13,MN14に代えて、可変駆動トランジスタMN23,MN24を有する。   As shown in FIG. 10, the level conversion device 21 includes an amplifier circuit PA2 and inverters INV1 and INV2. The amplifier circuit PA2 has variable drive transistors MN23 and MN24 instead of the variable drive transistors MN13 and MN14, as compared with the amplifier circuit PA1.

(可変駆動トランジスタMN23の具体的構成例)
図11は、可変駆動トランジスタMN23の具体的構成例を示す図である。
(Specific configuration example of variable drive transistor MN23)
FIG. 11 is a diagram illustrating a specific configuration example of the variable drive transistor MN23.

図11に示すように、可変駆動トランジスタMN23は、トランジスタMN231により構成されている。ここで、トランジスタMN231のバックゲートには、可変電圧源114からの電圧が供給されている。   As shown in FIG. 11, the variable drive transistor MN23 includes a transistor MN231. Here, the voltage from the variable voltage source 114 is supplied to the back gate of the transistor MN231.

例えば、可変電圧源114の電圧を低くすると、トランジスタMN231の駆動能力、即ち、可変駆動トランジスタMN13の駆動能力は小さくなる。それに対し、可変電圧源114の電圧を高くすると、トランジスタMN231の駆動能力、即ち、可変駆動トランジスタMN13の駆動能力は大きくなる。   For example, when the voltage of the variable voltage source 114 is lowered, the driving capability of the transistor MN231, that is, the driving capability of the variable driving transistor MN13 is decreased. On the other hand, when the voltage of the variable voltage source 114 is increased, the driving capability of the transistor MN231, that is, the driving capability of the variable driving transistor MN13 is increased.

そこで、例えば、振幅中心電圧Vb2mがインバータINV2の閾値電圧Vthよりも低い場合、トランジスタMN231のバックゲート電圧を高くすることにより、可変駆動トランジスタMN13の駆動能力を大きくする。それにより、ノードN3の電圧が低くなるため、トランジスタMN16のオン抵抗は大きくなる。その結果、振幅中心電圧Vb2mを上昇させて閾値電圧Vthに近づけることができる。他方、振幅中心電圧Vb2mがインバータINV2の閾値電圧Vthよりも高い場合、トランジスタMN231のバックゲート電圧を低くすることにより、可変駆動トランジスタMN13の駆動能力を小さくする。それにより、ノードN3の電圧が高くなるため、トランジスタMN16のオン抵抗は小さくなる。その結果、振幅中心電圧Vb2mを降下させて閾値電圧Vthに近づけることができる。   Therefore, for example, when the amplitude center voltage Vb2m is lower than the threshold voltage Vth of the inverter INV2, the drive capability of the variable drive transistor MN13 is increased by increasing the back gate voltage of the transistor MN231. As a result, the voltage at the node N3 decreases, and the on-resistance of the transistor MN16 increases. As a result, the amplitude center voltage Vb2m can be raised to approach the threshold voltage Vth. On the other hand, when the amplitude center voltage Vb2m is higher than the threshold voltage Vth of the inverter INV2, the drive capability of the variable drive transistor MN13 is reduced by lowering the back gate voltage of the transistor MN231. As a result, the voltage at the node N3 increases, and the on-resistance of the transistor MN16 decreases. As a result, the amplitude center voltage Vb2m can be lowered to approach the threshold voltage Vth.

可変駆動トランジスタMN14の構成については、基本的に可変駆動トランジスタMN13の場合と同じであるため、その説明を省略する。   Since the configuration of the variable drive transistor MN14 is basically the same as that of the variable drive transistor MN13, the description thereof is omitted.

このように、本実施の形態にかかるレベル変換装置21は、駆動能力が可変に構成されたトランジスタMN23,MN24を用いることにより、増幅回路PA2の差動出力信号の振幅中心電圧Vb1m,Vb2mと、インバータINV1,INV2の閾値電圧Vthと、の誤差を許容範囲内に抑えることができる。それにより、本実施の形態にかかるレベル変換装置21は、レベル変換された出力信号のデューティ比崩れを抑制することができるため、信号品質を向上させることができる。   As described above, the level conversion device 21 according to the present embodiment uses the transistors MN23 and MN24 having variable driving capabilities, thereby allowing the amplitude center voltages Vb1m and Vb2m of the differential output signal of the amplifier circuit PA2 to be An error between the inverters INV1 and INV2 and the threshold voltage Vth can be suppressed within an allowable range. Thereby, the level conversion device 21 according to the present embodiment can suppress the duty ratio collapse of the level-converted output signal, so that the signal quality can be improved.

さらに、本実施の形態にかかるレベル変換装置21は、レベル変換装置11の場合と比較して、可変駆動トランジスタのサイズを小さくすることができるため、回路規模を小型化することができる。また、それにより、効果的に帯域を向上させることができる。   Furthermore, since the level conversion device 21 according to the present embodiment can reduce the size of the variable drive transistor compared to the level conversion device 11, the circuit scale can be reduced. Thereby, the bandwidth can be effectively improved.

(レベル変換装置21の第1変形例)
図12は、レベル変換装置21の第1変形例をレベル変換装置21aとして示す図である。図13は、レベル変換装置21aに設けられた可変駆動トランジスタMN23及び温度検出回路111の接続関係を示す図である。
(First Modification of Level Conversion Device 21)
FIG. 12 is a diagram showing a first modification of the level conversion device 21 as a level conversion device 21a. FIG. 13 is a diagram illustrating a connection relationship between the variable drive transistor MN23 and the temperature detection circuit 111 provided in the level conversion device 21a.

図12に示すように、レベル変換装置21aは、レベル変換装置21と比較して、増幅回路PA2、インバータINV1,INV2に加えて、温度検出回路111をさらに備える。温度検出回路111は、増幅回路PA2又はその周辺領域の温度を検出する回路であって、検出した温度に応じた電圧値の検出電圧Vdetを出力する。温度検出回路111の具体的な構成は、既に説明した通りである。   As shown in FIG. 12, the level conversion device 21a further includes a temperature detection circuit 111 in addition to the amplification circuit PA2 and the inverters INV1 and INV2, as compared with the level conversion device 21. The temperature detection circuit 111 is a circuit that detects the temperature of the amplifier circuit PA2 or its peripheral region, and outputs a detection voltage Vdet having a voltage value corresponding to the detected temperature. The specific configuration of the temperature detection circuit 111 is as already described.

そして、図13に示すように、温度検出回路111の検出電圧Vdetは、制御信号として、トランジスタMN231のバックゲートに供給される。それにより、可変駆動トランジスタMN23の駆動能力は調整される。また、図13には示されていないが、温度検出回路111の検出電圧Vdetは、制御信号として、可変駆動トランジスタMN24を構成するトランジスタMN241のバックゲートに供給される。それにより、可変駆動トランジスタMN24の駆動能力は調整される。   As shown in FIG. 13, the detection voltage Vdet of the temperature detection circuit 111 is supplied to the back gate of the transistor MN231 as a control signal. Thereby, the driving capability of the variable driving transistor MN23 is adjusted. Although not shown in FIG. 13, the detection voltage Vdet of the temperature detection circuit 111 is supplied as a control signal to the back gate of the transistor MN241 constituting the variable drive transistor MN24. Thereby, the driving capability of the variable driving transistor MN24 is adjusted.

レベル変換装置21aのその他の構成及び動作については、レベル変換装置21の場合と同様であるため、その説明を省略する。   Other configurations and operations of the level conversion device 21a are the same as those of the level conversion device 21, and thus the description thereof is omitted.

レベル変換装置21aは、レベル変換装置21の場合と同等程度の効果を奏することができる。ここで、レベル変換装置21aは、温度変化に応じて可変駆動トランジスタMN23,MN24の駆動能力を変化させることにより、温度が変化した場合でも、振幅中心電圧Vbm1,Vbm2と、インバータINV1,INV2の閾値電圧Vthと、の間の誤差を自動的に許容範囲内に抑えることができる。それにより、本実施の形態にかかるレベル変換装置21aは、レベル変換された出力信号のデューティ比崩れを抑制することができるため、信号品質を向上させることができる。   The level conversion device 21 a can achieve the same effect as the level conversion device 21. Here, the level conversion device 21a changes the drive capability of the variable drive transistors MN23 and MN24 according to the temperature change, so that the amplitude center voltages Vbm1 and Vbm2 and the thresholds of the inverters INV1 and INV2 are changed even when the temperature changes. An error between the voltage Vth and the voltage Vth can be automatically suppressed within an allowable range. As a result, the level conversion device 21a according to the present embodiment can suppress the duty ratio collapse of the level-converted output signal, thereby improving the signal quality.

本実施の形態では、温度検出回路111、増幅回路PA1及びインバータINV1,INV2が同一の半導体チップ上に形成されている場合を例に説明しているが、これに限られない。温度検出回路111、増幅回路PA1及びインバータINV1,INV2は、それぞれ異なる半導体チップ上に形成されていてもよい。   In this embodiment, the case where the temperature detection circuit 111, the amplifier circuit PA1, and the inverters INV1 and INV2 are formed on the same semiconductor chip is described as an example. However, the present invention is not limited to this. The temperature detection circuit 111, the amplifier circuit PA1, and the inverters INV1 and INV2 may be formed on different semiconductor chips.

<実施の形態3>
図14は、実施の形態3にかかるレベル変換装置31の構成例を示す図である。なお、レベル変換装置31は、レベル変換装置11に対応する。
<Embodiment 3>
FIG. 14 is a diagram of a configuration example of the level conversion device 31 according to the third embodiment. The level conversion device 31 corresponds to the level conversion device 11.

図14に示すように、レベル変換装置31は、レベル変換装置21と比較して、増幅回路PA2、インバータINV1,INV2に加えて、ダミー回路115、閾値電圧生成回路116及びオペアンプ117をさらに備える。   As shown in FIG. 14, the level conversion device 31 further includes a dummy circuit 115, a threshold voltage generation circuit 116, and an operational amplifier 117 in addition to the amplification circuit PA2 and inverters INV1 and INV2, as compared with the level conversion device 21.

ダミー回路115は、例えば増幅回路PA2のダミー回路であって、振幅中心電圧Vb2mを再現して電圧Vdmyとして出力している。閾値電圧生成回路116は、例えばインバータINV2のダミー回路であって、当該インバータINV2の閾値電圧Vthを再現して電圧Vthdとして出力している。   The dummy circuit 115 is a dummy circuit of the amplifier circuit PA2, for example, and reproduces the amplitude center voltage Vb2m and outputs it as the voltage Vdmy. The threshold voltage generation circuit 116 is a dummy circuit of the inverter INV2, for example, and reproduces the threshold voltage Vth of the inverter INV2 and outputs it as the voltage Vthd.

オペアンプ117は、ダミー回路115から出力された電圧Vdmyと、閾値電圧生成回路116により生成された電圧Vthdと、の差分を増幅して、検出電圧Vdetとして出力する。この検出電圧Vdetは、制御信号として、可変駆動トランジスタMN23,MN24を構成するトランジスタMN231,MN241のそれぞれのバックゲートに供給される。それにより、可変駆動トランジスタMN23,MN24のそれぞれの駆動能力は調整される。   The operational amplifier 117 amplifies the difference between the voltage Vdmy output from the dummy circuit 115 and the voltage Vthd generated by the threshold voltage generation circuit 116 and outputs the amplified voltage as the detection voltage Vdet. This detection voltage Vdet is supplied as a control signal to the respective back gates of the transistors MN231 and MN241 constituting the variable drive transistors MN23 and MN24. Thereby, the driving capabilities of the variable driving transistors MN23 and MN24 are adjusted.

(ダミー回路115及び閾値電圧生成回路116の具体的構成例)
図15は、ダミー回路115及び閾値電圧生成回路116の具体的構成例を示す図である。
(Specific configuration examples of the dummy circuit 115 and the threshold voltage generation circuit 116)
FIG. 15 is a diagram illustrating a specific configuration example of the dummy circuit 115 and the threshold voltage generation circuit 116.

まず、ダミー回路115の具体的構成例について説明する。ダミー回路115は、振幅中心電圧Vb2mを再現するのに必要な構成要素として、トランジスタMP31〜MP33,MP36と、トランジスタMN31〜MN33,MN36と、定電流源CC3と、を備える。   First, a specific configuration example of the dummy circuit 115 will be described. The dummy circuit 115 includes transistors MP31 to MP33, MP36, transistors MN31 to MN33, MN36, and a constant current source CC3 as components necessary for reproducing the amplitude center voltage Vb2m.

ダミー回路115におけるトランジスタMP31〜MP33,MP36,MN31〜MN33,MN36及び定電流源CC3の構造及び接続関係については、増幅回路PA2におけるトランジスタMP11〜MP13,MP16,MN11〜MN13,MN16及び定電流源CC1の構造及び接続関係と基本的には同じである。ただし、トランジスタMN31,MN32のそれぞれのゲートには同電位が供給されている。本例では、トランジスタMN31,MN32のそれぞれのゲートは互いに接続されている。また、トランジスタMN33は、バックゲートに接地電圧GNDが印加されている。   Regarding the structures and connection relationships of the transistors MP31 to MP33, MP36, MN31 to MN33, MN36 and the constant current source CC3 in the dummy circuit 115, the transistors MP11 to MP13, MP16, MN11 to MN13, MN16 and the constant current source CC1 in the amplifier circuit PA2 are described. This is basically the same as the structure and connection relationship. However, the same potential is supplied to the gates of the transistors MN31 and MN32. In this example, the gates of the transistors MN31 and MN32 are connected to each other. In the transistor MN33, the ground voltage GND is applied to the back gate.

それにより、ダミー回路115は、振幅中心電圧Vb2mと実質的に同じ値を示す電圧Vdmyを生成することができる。   Thereby, the dummy circuit 115 can generate the voltage Vdmy showing substantially the same value as the amplitude center voltage Vb2m.

次に、閾値電圧生成回路116の具体的構成例について説明する。閾値電圧生成回路116は、例えばインバータINV2のダミー回路であって、PチャネルMOSトランジスタMP41と、NチャネルMOSトランジスタMN41と、を備える。トランジスタMP41,MN41は、電源電圧端子VDDと接地電圧端子GNDとの間に直列に設けられている。トランジスタMP41,MN41のそれぞれのゲートは入力ノードNIに接続され、トランジスタMP41,MN41のそれぞれのドレインは出力ノードNOに接続されている。そして、出力ノードNOと入力ノードNIとが短絡している。   Next, a specific configuration example of the threshold voltage generation circuit 116 will be described. The threshold voltage generation circuit 116 is a dummy circuit of the inverter INV2, for example, and includes a P-channel MOS transistor MP41 and an N-channel MOS transistor MN41. The transistors MP41 and MN41 are provided in series between the power supply voltage terminal VDD and the ground voltage terminal GND. The gates of the transistors MP41 and MN41 are connected to the input node NI, and the drains of the transistors MP41 and MN41 are connected to the output node NO. The output node NO and the input node NI are short-circuited.

それにより、閾値電圧生成回路116は、出力ノードNOにおいて、インバータINV2の閾値電圧Vthと実質的に同じ値を示す電圧Vthdを生成することができる。   Thereby, the threshold voltage generation circuit 116 can generate a voltage Vthd having substantially the same value as the threshold voltage Vth of the inverter INV2 at the output node NO.

このように、本実施の形態にかかるレベル変換装置31は、レベル変換装置21の場合と同等程度の効果を奏することができる。さらに、レベル変換装置31は、ダミー回路115及び閾値電圧生成回路116を用いて振幅中心電圧Vb2m及びインバータINV2の閾値電圧Vthを再現し、この差分が小さくなるように、可変駆動トランジスタMN23,MN24の駆動能力を調整している。それにより、例えば、プロセス、温度、電圧の変動による特性ばらつきや、定電流I12の変動などが発生した場合でも、振幅中心電圧Vbm1,Vbm2と、インバータINV1,INV2の閾値電圧Vthと、の間の誤差を自動的に許容範囲内に抑えることができる。それにより、本実施の形態にかかるレベル変換装置31は、レベル変換された出力信号のデューティ比崩れを抑制することができるため、信号品質を向上させることができる。   Thus, the level conversion device 31 according to the present embodiment can achieve the same effects as the level conversion device 21. Further, the level conversion device 31 reproduces the amplitude center voltage Vb2m and the threshold voltage Vth of the inverter INV2 using the dummy circuit 115 and the threshold voltage generation circuit 116, and the variable drive transistors MN23 and MN24 have a small difference so that this difference becomes small. The driving ability is adjusted. Thereby, for example, even when characteristic variation due to process, temperature, voltage variation, variation in constant current I12, etc. occurs, between amplitude center voltage Vbm1, Vbm2 and threshold voltage Vth of inverters INV1, INV2 The error can be automatically suppressed within an allowable range. Thereby, the level conversion device 31 according to the present embodiment can suppress the duty ratio collapse of the level-converted output signal, and can improve the signal quality.

本実施の形態では、振幅中心電圧Vb2mの再現電圧と、インバータINV2の閾値電圧Vthの再現電圧と、の差分に応じて生成された検出電圧Vdetが、可変駆動トランジスタMN23,24に供給される場合を例に説明したが、これに限られない。可変駆動トランジスタ24には、可変駆動トランジスタMN23に供給される検出電圧Vdetとは別に生成された検出電圧Vdet2が供給されてもよい。この場合、別途設けられたダミー回路は、振幅中心電圧Vb1mを再現し、別途設けられた閾値電圧生成回路は、インバータINV1の閾値電圧Vthを再現し、別途設けられたオペアンプは、振幅中心電圧Vb1mの再現電圧と、インバータINV1の閾値電圧Vthと、の差分に応じた検出電圧Vdet2を出力する。   In the present embodiment, the detection voltage Vdet generated according to the difference between the reproduction voltage of the amplitude center voltage Vb2m and the reproduction voltage of the threshold voltage Vth of the inverter INV2 is supplied to the variable drive transistors MN23 and MN24. However, the present invention is not limited to this. The variable drive transistor 24 may be supplied with a detection voltage Vdet2 generated separately from the detection voltage Vdet supplied to the variable drive transistor MN23. In this case, the separately provided dummy circuit reproduces the amplitude center voltage Vb1m, the separately provided threshold voltage generation circuit reproduces the threshold voltage Vth of the inverter INV1, and the separately provided operational amplifier has the amplitude center voltage Vb1m. , And a detection voltage Vdet2 corresponding to the difference between the inverter INV1 threshold voltage Vth.

<実施の形態4>
図16は、実施の形態4にかかるレベル変換装置41の構成例を示す図である。なお、レベル変換装置41は、レベル変換装置11に対応する。レベル変換装置11では、差動入力信号を増幅して差動出力信号を出力していた。それに対し、レベル変換装置41は、差動入力信号を増幅してシングルエンド信号を出力する。
<Embodiment 4>
FIG. 16 is a diagram of a configuration example of the level conversion device 41 according to the fourth embodiment. The level conversion device 41 corresponds to the level conversion device 11. The level converter 11 amplifies the differential input signal and outputs a differential output signal. On the other hand, the level converter 41 amplifies the differential input signal and outputs a single-ended signal.

レベル変換装置41は、増幅回路PA3と、インバータINV2と、を備える。増幅回路PA3は、増幅回路PA1の構成要素のうち、出力端子OUTNから電圧Vb2を出力するのに必要な構成要素を備える。   The level conversion device 41 includes an amplifier circuit PA3 and an inverter INV2. The amplifier circuit PA3 includes components necessary for outputting the voltage Vb2 from the output terminal OUTN among the components of the amplifier circuit PA1.

具体的には、増幅回路PA3は、トランジスタMP11〜MP13,MP16と、トランジスタMN11〜MN13,MN16と、定電流源CC1と、を備える。なお、これらの構造及び接続関係については、増幅回路PA1の場合と同様であるため、その説明を省略する。   Specifically, the amplifier circuit PA3 includes transistors MP11 to MP13 and MP16, transistors MN11 to MN13 and MN16, and a constant current source CC1. Since these structures and connection relationships are the same as those in the case of the amplifier circuit PA1, description thereof will be omitted.

増幅回路PA3は、100mV程度のCMLレベルの差動入力信号INを増幅して、出力端子OUTNからシングルエンド信号を出力する。インバータINV2は、増幅回路PA3からのシングルエンド信号を論理反転させて3.3V程度のCMOSレベルの信号を出力する。   The amplifier circuit PA3 amplifies the CML level differential input signal IN of about 100 mV, and outputs a single end signal from the output terminal OUTN. The inverter INV2 logically inverts the single-end signal from the amplifier circuit PA3 and outputs a CMOS level signal of about 3.3V.

このように、本実施の形態にかかるレベル変換装置41は、駆動能力が可変に構成されたトランジスタMN13を用いることにより、増幅回路PA3から出力されるシングルエンド信号の振幅中心電圧Vb2mと、インバータINV2の閾値電圧Vthと、の誤差を許容範囲内に抑えることができる。それにより、本実施の形態にかかるレベル変換装置41は、レベル変換された出力信号のデューティ比崩れを抑制することができるため、信号品質を向上させることができる。   As described above, the level conversion device 41 according to the present embodiment uses the transistor MN13 having a variable driving capability, and thereby the amplitude center voltage Vb2m of the single-ended signal output from the amplifier circuit PA3 and the inverter INV2 The error between the threshold voltage Vth and the threshold voltage Vth can be suppressed within an allowable range. As a result, the level conversion device 41 according to the present embodiment can suppress the duty ratio collapse of the level-converted output signal, thereby improving the signal quality.

本実施の形態では、増幅回路PA3に可変駆動トランジスタMN13が設けられた場合を例に説明したが、これに限られない。増幅回路PA3には、可変駆動トランジスタMN13の代わりに、バックゲート電圧が制御される可変駆動トランジスタMN23が設けられてもよい。   Although the case where the variable drive transistor MN13 is provided in the amplifier circuit PA3 has been described as an example in the present embodiment, the present invention is not limited to this. In the amplifier circuit PA3, a variable drive transistor MN23 whose back gate voltage is controlled may be provided instead of the variable drive transistor MN13.

レベル変換装置41には、図6に示すレベル変換装置11aと同様に、温度検出回路111及び制御回路112の構成がさらに設けられてもよい。また、増幅回路PA3において可変駆動トランジスタMN13の代わりに可変駆動トランジスタMN23が設けられている場合には、図12に示すレベル変換装置21aと同様に、温度検出回路111の構成がさらに設けられてもよいし、図14に示すレベル変換装置31と同様に、ダミー回路115,閾値電圧生成回路116,オペアンプ117の構成がさらに設けられてもよい。   Similarly to the level conversion device 11a shown in FIG. 6, the level conversion device 41 may further include configurations of the temperature detection circuit 111 and the control circuit 112. Further, when the variable drive transistor MN23 is provided in place of the variable drive transistor MN13 in the amplifier circuit PA3, the configuration of the temperature detection circuit 111 may be further provided as in the level conversion device 21a shown in FIG. Alternatively, similarly to the level conversion device 31 shown in FIG. 14, the configurations of the dummy circuit 115, the threshold voltage generation circuit 116, and the operational amplifier 117 may be further provided.

以上のように、上記実施の形態1〜4にかかるレベル変換装置及びそれを備えた光伝送装置は、駆動能力が可変に構成されたトランジスタMN13,MN23等を用いることにより、例えば、増幅回路PA1〜PA4の出力信号の振幅中心電圧Vb2mと、インバータINV2の閾値電圧Vthと、の誤差を許容範囲内に抑えることができる。それにより、上記実施の形態1〜4にかかるレベル変換装置及びそれを備えた光伝送装置は、レベル変換された出力信号のデューティ比崩れを抑制することができるため、信号品質を向上させることができる。   As described above, the level conversion apparatus according to the first to fourth embodiments and the optical transmission apparatus including the level conversion apparatus use, for example, the transistors MN13, MN23, and the like, which have a variable driving capability, for example, the amplifier circuit PA1. The error between the amplitude center voltage Vb2m of the output signal of PA4 and the threshold voltage Vth of the inverter INV2 can be suppressed within an allowable range. Accordingly, the level conversion device according to the first to fourth embodiments and the optical transmission device including the level conversion device can suppress the duty ratio collapse of the level-converted output signal, thereby improving the signal quality. it can.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the embodiments already described, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. It goes without saying that it is possible.

例えば、上記の実施の形態に係る半導体装置では、半導体基板、半導体層、拡散層(拡散領域)などの導電型(p型もしくはn型)を反転させた構成としてもよい。そのため、n型、及びp型の一方の導電型を第1の導電型とし、他方の導電型を第2の導電型とした場合、第1の導電型をp型、第2の導電型をn型とすることもできるし、反対に第1の導電型をn型、第2の導電型をp型とすることもできる。   For example, the semiconductor device according to the above embodiment may have a configuration in which conductivity types (p-type or n-type) such as a semiconductor substrate, a semiconductor layer, and a diffusion layer (diffusion region) are inverted. Therefore, when one of n-type and p-type conductivity is the first conductivity type and the other conductivity type is the second conductivity type, the first conductivity type is p-type and the second conductivity type is The first conductivity type may be n-type and the second conductivity type may be p-type.

上記実施の形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない   A part or all of the above embodiment may be described as in the following supplementary notes, but is not limited thereto.

(付記1)
一対の差動入力信号の一方を受ける第1入力トランジスタと、
一対の前記差動入力信号の他方を受ける第2入力トランジスタと、
前記第1及び前記第2入力トランジスタのそれぞれに定電流を供給する定電流源と、
前記第1及び前記第2入力トランジスタのそれぞれに対応して設けられた第1及び第2負荷トランジスタと、
前記第1負荷トランジスタにカレントミラー接続され、前記第1負荷トランジスタに流れる電流に比例する第1ミラー電流が流れる第1ミラートランジスタと、
前記第2負荷トランジスタにカレントミラー構成され、前記第2負荷トランジスタに流れる電流に比例する第1出力電流が流れる第1出力トランジスタと、
前記第1ミラー電流の電流経路上に設けられ、駆動能力が切り替え可能に構成された第1可変駆動トランジスタと、
前記第1可変駆動トランジスタにカレントミラー接続され、前記第1ミラー電流に比例する第2出力電流が流れる第2出力トランジスタと、
前記第2負荷トランジスタにカレントミラー接続され、前記第2負荷トランジスタに流れる電流に比例する第2ミラー電流が流れる第2ミラートランジスタと、
前記第1負荷トランジスタにカレントミラー接続され、前記第1負荷トランジスタに流れる電流に比例する第3出力電流が流れる第3出力トランジスタと、
前記第2ミラー電流の電流経路上に設けられ、駆動能力が切り替え可能に構成された第2可変駆動トランジスタと、
前記第2可変駆動トランジスタにカレントミラー接続され、前記第2ミラー電流に比例する第4出力電流が流れる第4出力トランジスタと、を備え、
前記第1及び前記第2出力トランジスタのそれぞれのソース−ドレイン間の抵抗値に応じた電圧レベルの第1出力信号が生成され、
前記第3及び前記第4出力トランジスタのそれぞれのソース−ドレイン間の抵抗値に応じた電圧レベルの第2出力信号が生成される、
半導体装置。
(Appendix 1)
A first input transistor for receiving one of a pair of differential input signals;
A second input transistor for receiving the other of the pair of differential input signals;
A constant current source for supplying a constant current to each of the first and second input transistors;
First and second load transistors provided corresponding to each of the first and second input transistors;
A first mirror transistor that is current-mirror connected to the first load transistor and through which a first mirror current proportional to a current flowing through the first load transistor flows;
A first output transistor that is configured as a current mirror in the second load transistor and through which a first output current proportional to a current flowing through the second load transistor flows;
A first variable drive transistor provided on the current path of the first mirror current and configured to be switchable in drive capability;
A second output transistor connected to the first variable drive transistor in a current mirror and through which a second output current proportional to the first mirror current flows;
A second mirror transistor that is current-mirror connected to the second load transistor and flows a second mirror current proportional to a current that flows through the second load transistor;
A third output transistor that is current-mirror connected to the first load transistor and through which a third output current proportional to the current flowing through the first load transistor flows;
A second variable driving transistor provided on the current path of the second mirror current and configured to be switchable in driving capability;
A fourth output transistor that is current-mirror connected to the second variable drive transistor and through which a fourth output current proportional to the second mirror current flows,
A first output signal having a voltage level corresponding to a resistance value between a source and a drain of each of the first and second output transistors is generated;
A second output signal having a voltage level corresponding to the resistance value between the source and drain of each of the third and fourth output transistors is generated;
Semiconductor device.

(付記2)
前記第1可変駆動トランジスタ及び前記第2可変駆動トランジスタは、
何れも、ソース−ドレイン間の抵抗値が変更可能に構成されている、
付記1に記載の半導体装置。
(Appendix 2)
The first variable drive transistor and the second variable drive transistor are:
In any case, the resistance value between the source and the drain can be changed.
The semiconductor device according to appendix 1.

(付記3)
前記第1可変駆動トランジスタは、
前記第1ミラー電流の電流経路上に設けられた第1MOSトランジスタと、
前記第1MOSトランジスタのゲート及びソース間に並列に設けられた複数の第2MOSトランジスタと、
前記複数の第2MOSトランジスタのそれぞれのゲートを、制御信号に応じて選択された前記第1MOSトランジスタのゲート及びソースの何れかに接続する、複数の第1スイッチ素子と、を有し、
前記第2可変駆動トランジスタは、
前記第2ミラー電流の電流経路上に設けられた第3MOSトランジスタと、
前記第3MOSトランジスタのゲート及びソース間に並列に設けられた複数の第4MOSトランジスタと、
前記複数の第4MOSトランジスタのそれぞれのゲートを、前記制御信号に応じて選択された前記第3MOSトランジスタのゲート及びドレインの何れかに接続する、複数の第2スイッチ素子と、を有する、
付記1に記載の半導体装置。
(Appendix 3)
The first variable drive transistor includes:
A first MOS transistor provided on a current path of the first mirror current;
A plurality of second MOS transistors provided in parallel between the gate and the source of the first MOS transistor;
A plurality of first switch elements connecting the gates of the plurality of second MOS transistors to either the gate or the source of the first MOS transistor selected in accordance with a control signal;
The second variable drive transistor includes:
A third MOS transistor provided on a current path of the second mirror current;
A plurality of fourth MOS transistors provided in parallel between the gate and source of the third MOS transistor;
A plurality of second switch elements connecting the gates of the plurality of fourth MOS transistors to any one of the gate and drain of the third MOS transistor selected in accordance with the control signal;
The semiconductor device according to appendix 1.

(付記4)
前記半導体装置の温度に応じた電圧値の検出電圧を生成する温度検出回路と、
前記温度検出回路の前記検出電圧に応じた前記制御信号を生成する制御回路と、
をさらに備えた、
付記3に記載の半導体装置。
(Appendix 4)
A temperature detection circuit for generating a detection voltage having a voltage value corresponding to the temperature of the semiconductor device;
A control circuit that generates the control signal in accordance with the detection voltage of the temperature detection circuit;
Further equipped with,
The semiconductor device according to attachment 3.

(付記5)
前記制御回路は、アナログの前記検出電圧をデジタルの前記制御信号に変換するADコンバータである、
付記4に記載の半導体装置。
(Appendix 5)
The control circuit is an AD converter that converts the analog detection voltage into the digital control signal.
The semiconductor device according to appendix 4.

(付記6)
前記制御回路は、アナログの前記検出電圧をデジタルの前記制御信号に変換するADコンバータを搭載したマイクロコントローラである、
付記4に記載の半導体装置。
(Appendix 6)
The control circuit is a microcontroller including an AD converter that converts the analog detection voltage into the digital control signal.
The semiconductor device according to appendix 4.

(付記7)
前記第1可変駆動トランジスタ及び前記第2可変駆動トランジスタは、
何れも、バックゲートに印加されるアナログの制御信号によってソース−ドレイン間の抵抗値が変更可能に構成されている、
付記1に記載の半導体装置。
(Appendix 7)
The first variable drive transistor and the second variable drive transistor are:
In any case, the resistance value between the source and the drain can be changed by an analog control signal applied to the back gate.
The semiconductor device according to appendix 1.

(付記8)
前記半導体装置の温度に応じた電圧値の検出電圧を前記制御信号として出力する温度検出回路をさらに備えた、
付記7に記載の半導体装置。
(Appendix 8)
A temperature detection circuit that outputs a detection voltage having a voltage value corresponding to the temperature of the semiconductor device as the control signal;
The semiconductor device according to appendix 7.

(付記9)
前記半導体装置の前記第1出力信号が供給される後段回路の閾値電圧を再現する閾値電圧生成回路と、
前記半導体装置の前記第1出力信号の振幅の中心電圧を再現するダミー回路と、
前記閾値電圧生成回路により再現された前記閾値電圧と、前記ダミー回路によって再現された前記中心電圧と、の電位差を増幅して前記制御信号として出力するオペアンプと、
をさらに備えた、
付記7に記載の半導体装置。
(Appendix 9)
A threshold voltage generation circuit for reproducing a threshold voltage of a subsequent circuit to which the first output signal of the semiconductor device is supplied;
A dummy circuit that reproduces the center voltage of the amplitude of the first output signal of the semiconductor device;
An operational amplifier that amplifies a potential difference between the threshold voltage reproduced by the threshold voltage generation circuit and the center voltage reproduced by the dummy circuit and outputs the amplified signal as the control signal;
Further equipped with,
The semiconductor device according to appendix 7.

(付記10)
前記差動入力信号に応じた前記第1及び前記第2出力信号を一対の差動出力信号として出力する付記1に記載の半導体装置と、
前記差動出力信号を光信号に変換する光電変換装置と、
を備えた、光伝送装置。
(Appendix 10)
The semiconductor device according to appendix 1, which outputs the first and second output signals corresponding to the differential input signal as a pair of differential output signals;
A photoelectric conversion device for converting the differential output signal into an optical signal;
An optical transmission device comprising:

(付記11)
前記差動入力信号を出力する送信回路と、
前記差動入力信号に基づいて前記光信号を生成する付記10に記載の光伝送装置と、
前記光信号に基づいて所定の処理を実行する受信回路と、
を備えた光伝送システム。
(Appendix 11)
A transmission circuit for outputting the differential input signal;
The optical transmission device according to appendix 10, which generates the optical signal based on the differential input signal;
A receiving circuit that executes predetermined processing based on the optical signal;
Optical transmission system equipped with.

1 光伝送装置
2 送信側LSI(送信回路)
3 受信側LSI(受信回路)
11 レベル変換装置
11a,11b レベル変換装置
12 光電変換装置
21 レベル変換装置
21a レベル変換装置
31 レベル変換装置
41 レベル変換装置
CC1 定電流源
CC3 定電流源
CHP1 半導体チップ
INP,INN 入力端子
INV1 インバータ
INV2 インバータ
MN11,MN12 トランジスタ(入力トランジスタ)
MN13,MN14 トランジスタ(可変駆動トランジスタ)
MN15,MN16 トランジスタ(出力トランジスタ)
MN23,MN24 トランジスタ(可変駆動トランジスタ)
MP11,MP12 トランジスタ(負荷トランジスタ)
MP13,MP14 トランジスタ(ミラートランジスタ)
MP15,MP16 トランジスタ(出力トランジスタ)
MN31,MN32 トランジスタ(入力トランジスタ)
MN33 トランジスタ
MN36 トランジスタ(出力トランジスタ)
MP31,MP32 トランジスタ(負荷トランジスタ)
MP33 トランジスタ(ミラートランジスタ)
MP36 トランジスタ(出力トランジスタ)
MN41 トランジスタ
MP41 トランジスタ
MN131 トランジスタ
MN231 トランジスタ
OP1 オペアンプ
OUTP,OUTN 出力端子
PA1 増幅回路
PA2 増幅回路
PA3 増幅回路
R1〜R3 抵抗素子
SYS1 光伝送システム
SW11〜SW1n スイッチ素子
Tr1〜Tr3 バイポーラトランジスタ
Tr11〜Tr1n トランジスタ
111 温度検出回路
112 制御回路
113 MCU(マイクロコンピュータ)
114 可変電圧源
115 ダミー回路
116 閾値電圧生成回路
117 オペアンプ
1 Optical Transmission Device 2 Transmitting LSI
3 Receiving side LSI (receiving circuit)
11 level converter 11a, 11b level converter 12 photoelectric converter 21 level converter 21a level converter 31 level converter 41 level converter CC1 constant current source CC3 constant current source CHP1 semiconductor chip INP, INN input terminal INV1 inverter INV2 inverter MN11, MN12 transistors (input transistors)
MN13, MN14 transistors (variable drive transistors)
MN15, MN16 transistor (output transistor)
MN23, MN24 transistors (variable drive transistors)
MP11, MP12 transistor (load transistor)
MP13, MP14 transistor (mirror transistor)
MP15, MP16 transistor (output transistor)
MN31, MN32 transistors (input transistors)
MN33 transistor MN36 transistor (output transistor)
MP31, MP32 transistor (load transistor)
MP33 transistor (mirror transistor)
MP36 transistor (output transistor)
MN41 transistor MP41 transistor MN131 transistor MN231 transistor OP1 operational amplifier OUTP, OUTN output terminal PA1 amplifier circuit PA2 amplifier circuit PA3 amplifier circuit R1 to R3 resistance element SYS1 optical transmission system SW11 to SW1n switch element Tr1 to Tr3 bipolar transistor Tr11 to Tr1n transistor 111 Circuit 112 Control circuit 113 MCU (microcomputer)
114 variable voltage source 115 dummy circuit 116 threshold voltage generation circuit 117 operational amplifier

Claims (17)

一対の差動入力信号の一方を受ける第1入力トランジスタと、
一対の前記差動入力信号の他方を受ける第2入力トランジスタと、
前記第1及び前記第2入力トランジスタのそれぞれに定電流を供給する定電流源と、
前記第1及び前記第2入力トランジスタのそれぞれに対応して設けられた第1及び第2負荷トランジスタと、
前記第1負荷トランジスタにカレントミラー接続され、前記第1負荷トランジスタに流れる電流に比例する第1ミラー電流が流れる第1ミラートランジスタと、
前記第2負荷トランジスタにカレントミラー構成され、前記第2負荷トランジスタに流れる電流に比例する第1出力電流が流れる第1出力トランジスタと、
前記第1ミラー電流の電流経路上に設けられ、駆動能力が切り替え可能に構成された第1可変駆動トランジスタと、
前記第1可変駆動トランジスタにカレントミラー接続され、前記第1ミラー電流に比例する第2出力電流が流れる第2出力トランジスタと、を備え、
前記第1及び前記第2出力トランジスタのそれぞれのソース−ドレイン間の抵抗値に応じた電圧レベルの第1出力信号が生成される、
半導体装置。
A first input transistor for receiving one of a pair of differential input signals;
A second input transistor for receiving the other of the pair of differential input signals;
A constant current source for supplying a constant current to each of the first and second input transistors;
First and second load transistors provided corresponding to each of the first and second input transistors;
A first mirror transistor that is current-mirror connected to the first load transistor and through which a first mirror current proportional to a current flowing through the first load transistor flows;
A first output transistor that is configured as a current mirror in the second load transistor and through which a first output current proportional to a current flowing through the second load transistor flows;
A first variable drive transistor provided on the current path of the first mirror current and configured to be switchable in drive capability;
A second output transistor that is current-mirror connected to the first variable drive transistor and through which a second output current proportional to the first mirror current flows,
A first output signal having a voltage level corresponding to a resistance value between a source and a drain of each of the first and second output transistors is generated;
Semiconductor device.
前記第1可変駆動トランジスタは、
ソース−ドレイン間の抵抗値が変更可能に構成されている、
請求項1に記載の半導体装置。
The first variable drive transistor includes:
The resistance value between the source and the drain is configured to be changeable,
The semiconductor device according to claim 1.
前記第1可変駆動トランジスタは、
前記第1ミラー電流の電流経路上に設けられた第1MOSトランジスタと、
前記第1MOSトランジスタのゲート及びソース間に並列に設けられた複数の第2MOSトランジスタと、
前記複数の第2MOSトランジスタのそれぞれのゲートを、制御信号に応じて選択された前記第1MOSトランジスタのゲート及びソースの何れかに接続する、複数の第1スイッチ素子と、を有する、
請求項1に記載の半導体装置。
The first variable drive transistor includes:
A first MOS transistor provided on a current path of the first mirror current;
A plurality of second MOS transistors provided in parallel between the gate and the source of the first MOS transistor;
A plurality of first switch elements connecting the gates of the plurality of second MOS transistors to any one of the gate and the source of the first MOS transistor selected in accordance with a control signal;
The semiconductor device according to claim 1.
前記半導体装置の温度に応じた電圧値の検出電圧を生成する温度検出回路と、
前記温度検出回路の前記検出電圧に応じた前記制御信号を生成する制御回路と、
をさらに備えた、
請求項3に記載の半導体装置。
A temperature detection circuit for generating a detection voltage having a voltage value corresponding to the temperature of the semiconductor device;
A control circuit that generates the control signal in accordance with the detection voltage of the temperature detection circuit;
Further equipped with,
The semiconductor device according to claim 3.
前記制御回路は、アナログの前記検出電圧をデジタルの前記制御信号に変換するADコンバータである、
請求項4に記載の半導体装置。
The control circuit is an AD converter that converts the analog detection voltage into the digital control signal.
The semiconductor device according to claim 4.
前記制御回路は、アナログの前記検出電圧をデジタルの前記制御信号に変換するADコンバータを搭載したマイクロコントローラである、
請求項4に記載の半導体装置。
The control circuit is a microcontroller including an AD converter that converts the analog detection voltage into the digital control signal.
The semiconductor device according to claim 4.
前記第1可変駆動トランジスタは、
バックゲートに印加されるアナログの制御信号によってソース−ドレイン間の抵抗値が変更可能に構成されている、
請求項1に記載の半導体装置。
The first variable drive transistor includes:
The resistance value between the source and the drain can be changed by an analog control signal applied to the back gate.
The semiconductor device according to claim 1.
前記半導体装置の温度に応じた電圧値の検出電圧を前記制御信号として出力する温度検出回路をさらに備えた、
請求項7に記載の半導体装置。
A temperature detection circuit that outputs a detection voltage having a voltage value corresponding to the temperature of the semiconductor device as the control signal;
The semiconductor device according to claim 7.
前記半導体装置の前記第1出力信号が供給される後段回路の閾値電圧を再現する閾値電圧生成回路と、
前記半導体装置の前記第1出力信号の振幅の中心電圧を再現するダミー回路と、
前記閾値電圧生成回路により再現された前記閾値電圧と、前記ダミー回路によって再現された前記中心電圧と、の電位差を増幅して前記制御信号として出力するオペアンプと、
をさらに備えた、
請求項7に記載の半導体装置。
A threshold voltage generation circuit for reproducing a threshold voltage of a subsequent circuit to which the first output signal of the semiconductor device is supplied;
A dummy circuit that reproduces the center voltage of the amplitude of the first output signal of the semiconductor device;
An operational amplifier that amplifies a potential difference between the threshold voltage reproduced by the threshold voltage generation circuit and the center voltage reproduced by the dummy circuit and outputs the amplified signal as the control signal;
Further equipped with,
The semiconductor device according to claim 7.
前記第2負荷トランジスタにカレントミラー接続され、前記第2負荷トランジスタに流れる電流に比例する第2ミラー電流が流れる第2ミラートランジスタと、
前記第1負荷トランジスタにカレントミラー接続され、前記第1負荷トランジスタに流れる電流に比例する第3出力電流が流れる第3出力トランジスタと、
前記第2ミラー電流の電流経路上に設けられ、駆動能力が切り替え可能に構成された第2可変駆動トランジスタと、
前記第2可変駆動トランジスタにカレントミラー接続され、前記第2ミラー電流に比例する第4出力電流が流れる第4出力トランジスタと、
をさらに備え、
前記第3及び前記第4出力トランジスタのそれぞれのソース−ドレイン間の抵抗値に応じた電圧レベルの第2出力信号が生成される、
請求項1に記載の半導体装置。
A second mirror transistor that is current-mirror connected to the second load transistor and flows a second mirror current proportional to a current that flows through the second load transistor;
A third output transistor that is current-mirror connected to the first load transistor and through which a third output current proportional to the current flowing through the first load transistor flows;
A second variable driving transistor provided on the current path of the second mirror current and configured to be switchable in driving capability;
A fourth output transistor connected to the second variable drive transistor in a current mirror and through which a fourth output current proportional to the second mirror current flows;
Further comprising
A second output signal having a voltage level corresponding to the resistance value between the source and drain of each of the third and fourth output transistors is generated;
The semiconductor device according to claim 1.
前記第1可変駆動トランジスタ及び前記第2可変駆動トランジスタは、
何れも、ソース−ドレイン間の抵抗値が変更可能に構成されている、
請求項10に記載の半導体装置。
The first variable drive transistor and the second variable drive transistor are:
In any case, the resistance value between the source and the drain can be changed.
The semiconductor device according to claim 10.
前記第1可変駆動トランジスタは、
前記第1ミラー電流の電流経路上に設けられた第1MOSトランジスタと、
前記第1MOSトランジスタのゲート及びソース間に並列に設けられた複数の第2MOSトランジスタと、
前記複数の第2MOSトランジスタのそれぞれのゲートを、制御信号に応じて選択された前記第1MOSトランジスタのゲート及びソースの何れかに接続する、複数の第1スイッチ素子と、を有し、
前記第2可変駆動トランジスタは、
前記第2ミラー電流の電流経路上に設けられた第3MOSトランジスタと、
前記第3MOSトランジスタのゲート及びソース間に並列に設けられた複数の第4MOSトランジスタと、
前記複数の第4MOSトランジスタのそれぞれのゲートを、前記制御信号に応じて選択された前記第3MOSトランジスタのゲート及びソースの何れかに接続する、複数の第2スイッチ素子と、を有する、
請求項10に記載の半導体装置。
The first variable drive transistor includes:
A first MOS transistor provided on a current path of the first mirror current;
A plurality of second MOS transistors provided in parallel between the gate and the source of the first MOS transistor;
A plurality of first switch elements connecting the gates of the plurality of second MOS transistors to either the gate or the source of the first MOS transistor selected in accordance with a control signal;
The second variable drive transistor includes:
A third MOS transistor provided on a current path of the second mirror current;
A plurality of fourth MOS transistors provided in parallel between the gate and source of the third MOS transistor;
A plurality of second switch elements connecting the gates of the plurality of fourth MOS transistors to either the gate or the source of the third MOS transistor selected in accordance with the control signal;
The semiconductor device according to claim 10.
前記差動入力信号に応じた前記第1出力信号を出力する請求項1に記載の半導体装置と、
前記第1出力信号を光信号に変換する光電変換装置と、
を備えた、光伝送装置。
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first output signal corresponding to the differential input signal is output;
A photoelectric conversion device for converting the first output signal into an optical signal;
An optical transmission device comprising:
前記差動入力信号を出力する送信回路と、
前記差動入力信号に基づいて前記光信号を生成する請求項13に記載の光伝送装置と、
前記光信号に基づいて所定の処理を実行する受信回路と、
を備えた光伝送システム。
A transmission circuit for outputting the differential input signal;
The optical transmission device according to claim 13, wherein the optical signal is generated based on the differential input signal;
A receiving circuit that executes predetermined processing based on the optical signal;
Optical transmission system equipped with.
前記差動入力信号に応じた前記第1及び前記第2出力信号を一対の差動出力信号として出力する請求項10に記載の半導体装置と、
前記差動出力信号を光信号に変換する光電変換装置と、
を備えた、光伝送装置。
The semiconductor device according to claim 10, wherein the first and second output signals corresponding to the differential input signal are output as a pair of differential output signals;
A photoelectric conversion device for converting the differential output signal into an optical signal;
An optical transmission device comprising:
前記差動入力信号を出力する送信回路と、
前記差動入力信号に基づいて前記光信号を生成する請求項15に記載の光伝送装置と、
前記光信号に基づいて所定の処理を実行する受信回路と、
を備えた光伝送システム。
A transmission circuit for outputting the differential input signal;
The optical transmission device according to claim 15, wherein the optical signal is generated based on the differential input signal;
A receiving circuit that executes predetermined processing based on the optical signal;
Optical transmission system equipped with.
一対の差動入力信号の一方を受ける第1入力トランジスタと、
一対の前記差動入力信号の他方を受ける第2入力トランジスタと、
前記第1及び前記第2入力トランジスタのそれぞれに定電流を供給する定電流源と、
前記第1及び前記第2入力トランジスタのそれぞれに対応して設けられた第1及び第2負荷トランジスタと、
前記第1負荷トランジスタにカレントミラー接続され、前記第1負荷トランジスタに流れる電流に比例する第1ミラー電流が流れる第1ミラートランジスタと、
前記第2負荷トランジスタにカレントミラー構成され、前記第2負荷トランジスタに流れる電流に比例する第1出力電流が流れる第1出力トランジスタと、
前記第1ミラー電流の電流経路上に設けられ、駆動能力が切り替え可能に構成された第1可変駆動トランジスタと、
前記第1可変駆動トランジスタにカレントミラー接続され、前記第1ミラー電流に比例する第2出力電流が流れる第2出力トランジスタと、
前記第2負荷トランジスタにカレントミラー接続され、前記第2負荷トランジスタに流れる電流に比例する第2ミラー電流が流れる第2ミラートランジスタと、
前記第1負荷トランジスタにカレントミラー接続され、前記第1負荷トランジスタに流れる電流に比例する第3出力電流が流れる第3出力トランジスタと、
前記第2ミラー電流の電流経路上に設けられ、駆動能力が切り替え可能に構成された第2可変駆動トランジスタと、
前記第2可変駆動トランジスタにカレントミラー接続され、前記第2ミラー電流に比例する第4出力電流が流れる第4出力トランジスタと、を備え、
前記第1及び前記第2出力トランジスタのそれぞれのソース−ドレイン間の抵抗値に応じた電圧レベルの第1出力信号が生成され、
前記第3及び前記第4出力トランジスタのそれぞれのソース−ドレイン間の抵抗値に応じた電圧レベルの第2出力信号が生成される、
半導体装置。
A first input transistor for receiving one of a pair of differential input signals;
A second input transistor for receiving the other of the pair of differential input signals;
A constant current source for supplying a constant current to each of the first and second input transistors;
First and second load transistors provided corresponding to each of the first and second input transistors;
A first mirror transistor that is current-mirror connected to the first load transistor and through which a first mirror current proportional to a current flowing through the first load transistor flows;
A first output transistor that is configured as a current mirror in the second load transistor and through which a first output current proportional to a current flowing through the second load transistor flows;
A first variable drive transistor provided on the current path of the first mirror current and configured to be switchable in drive capability;
A second output transistor connected to the first variable drive transistor in a current mirror and through which a second output current proportional to the first mirror current flows;
A second mirror transistor that is current-mirror connected to the second load transistor and flows a second mirror current proportional to a current that flows through the second load transistor;
A third output transistor that is current-mirror connected to the first load transistor and through which a third output current proportional to the current flowing through the first load transistor flows;
A second variable driving transistor provided on the current path of the second mirror current and configured to be switchable in driving capability;
A fourth output transistor that is current-mirror connected to the second variable drive transistor and through which a fourth output current proportional to the second mirror current flows,
A first output signal having a voltage level corresponding to a resistance value between a source and a drain of each of the first and second output transistors is generated;
A second output signal having a voltage level corresponding to the resistance value between the source and drain of each of the third and fourth output transistors is generated;
Semiconductor device.
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